Ingeniører utvikler insekt-størrelse robot med agilitet som en gepard

Ingeniører ved University of California, Berkeley har utviklet en insekt-størrelse robot som kan svinge og pivotere med agiliteten til en gepard. Teamet tok inspirasjon fra de forskjellige insektene og edderkoppene som kan gå på undersiden med spesielle klebrige fotpad. Den nylig utviklede roboten kan bevege seg gjennom komplekst terreng og unngå uventede hindringer.

Roboten er laget av et tynnt, lagdelt materiale som kan bøye og trekke seg sammen når en elektrisk spenning blir applisert.

Tilbake i 2019 demonstrerte teamet først materialet med en kakerlakk-størrelse robot som kunne bevege seg over en flat overflate på 20 kroppslengder per sekund, eller omtrent 1,5 miles per time, som var den raskeste relative hastigheten for noen insekt-størrelse robot.

Elektrostatisk fotpad

Den nye studien involverte teamet som la til to elektrostatisk fotpad til roboten, og deappliserte så en spenning til enten av fotpadene for å øke den elektrostatisk kraften mellom fotpadet og overflaten. Dette resulterte i at fotpadet klebet mer fast til overflaten mens resten av roboten roterte rundt foten.

Med de to fotpadene har operatørene full kontroll over robotens trajektorie. De kan aktivere roboten til å gjøre svinger med en sentripetal akselerasjon, som er raskere enn de fleste insekter.

Liwei Lin er en professor i maskinteknikk ved UC Berkeley.

“Vår originale robot kunne bevege seg veldig, veldig raskt, men vi kunne ikke virkelig kontrollere om roboten gikk til venstre eller høyre, og mye av tiden ville den bevege seg tilfeldig, fordi hvis det var en liten forskjell i produksjonsprosessen — hvis roboten ikke var symmetrisk — ville den avvike til en side,” sa Lin. “I dette arbeidet var den største innovasjonen å legge til disse fotpadene som tillater det å gjøre veldig, veldig raske svinger.”

Forskningsteamet filmet roboten som navigerte gjennom Lego-labyrinter for å teste og vise dens agilitet. Den bar en liten gassensor og svingte for å unngå fallende vrak. Med dens design er den lille roboten i stand til å tåle å bli trått på av en 120-punds menneske.

https://www.youtube.com/watch?v=TmRol48_DKs

Reelle anvendelser

Små insekt-lignende roboter som denne kan brukes i søk- og redningsoppdrag eller for å undersøke og utforske farlige miljøer. For eksempel kan den bli deployert for å lete etter potensielle gasslekkasjer.

Roboten var hovedsakelig koblet til en liten elektrisk ledning, men det finnes en ukoblet versjon som opererer på batterikraft i opptil 19 minutter og 31 meter.

“En av de største utfordringene i dag er å lage mindre skala roboter som opprettholder kraften og kontrollen til større roboter,” sa Lin. “Med større skala roboter kan du inkludere en stor batteri og et kontrollsystem, ingen problem. Men når du prøver å krympe alt ned til en mindre og mindre skala, blir vekten av disse elementene vanskelig for roboten å bære og roboten beveger seg vanligvis veldig sakte. Vår robot er veldig rask, ganske sterk og krever svært lite kraft, noe som tillater den å bære sensorer og elektronikk mens den også bærer en batteri.”