Insekt-inspirerte roboter overvåker komplekse miljøer

Forskere ved University of Pittsburgh har designet små insekt-inspirerte roboter som kan brukes i komplekse og trangt tilgjengelige områder for mennesker.

Den nye forskningen, tittelen “Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility”, ble publisert i tidsskriftet Advanced Materials Technologies.

Bilde og miljøevaluering

Junfeng Gao er en PhD-student i industriell ingeniørkunst ved Swanson School of Engineering. Han ledet arbeidet med de nyutviklede robotene.

“Disse robotene kunne brukes for å få tilgang til begrensede områder for bildeskapning eller miljøevaluering, ta vannprøver eller utføre strukturelle evalueringer,” sa Gao. “Hvor som helst du ønsker å få tilgang til begrensede steder – hvor en insekt kunne gå, men en person ikke kunne – kunne disse maskinene være nyttige.”

Dette er enda et eksempel på at forskere ser til naturen for inspirasjon til å bygge dagens mikroboter. Små skapninger som mantis reker og lopper kan manøvrere over overflater på en måte som er mer energi-effektiv enn å krype ved å bruke impulsive bevegelser. Disse bevegelsene ble deretter replisert i de nye robotene laget av polymeric kunstig muskel.

Ravi Shankar er en professor i industriell ingeniørkunst ved Pitt. Han kontrollerer laboratoriet som ledet den nye forskningen.

“Det er lik å laste en pil i en bue og skyte den – robotene fester seg for å bygge opp energi og deretter slippe den i en impulsive utløsning for å springe fremover,” sa Shankar. “Vanligvis er aktivering i de kunstige musklene vi arbeider med ganske langsom. Vi ble trukket til spørsmålet: ‘Hvordan kan vi ta denne kunstige muskelen og bruke den til å generere en hoppaktivering i stedet for en langsom aktivering?'”

Vendende til molekylær orden og geometri

For å svare på dette spørsmålet, så teamet på molekylær orden og geometri.

Mohsen Tabrizi er en PhD-student i industriell ingeniørkunst ved Swanson School og medforfatter av forskningen.

“Den kurvede komposittformen av polymermuskelen tillater den å bygge opp energi når den er strømforsynt. Måten molekylene er alignert i muskelen tar inspirasjon fra den naturlige verden, hvor deres kombinerede aktivering bygger opp energi i strukturen,” sa Tabrizi. “Dette oppnås ved å bruke ikke mer enn noen få volt elektrisitet.”

Ved å designe de cricket-størrelse robotene til å være både fleksible og lette, kan de manøvrere langs bevegelige overflater som sand. De kan utføre disse bevegelsene like lett som de gjør over harde overflater. Mest imponerende er at robotene kan hoppe over vann.

Forskningen inkluderte også medforfatter Arul Clement.