Inżynierowie tworzą robota, który może poruszać się jak świecznik

Badacze z wydziału inżynierii Uniwersytetu w Toronto opracowali małego robota, który może poruszać się w sposób podobny do świecznika. Ta nowo opracowana technologia może mieć wpływ na różne branże, w tym lotnictwo i inteligentną technologię.

Badania zostały opublikowane w Scientific Reports.

Grupa badaczy inżynierii, w której skład wchodzi profesor Hani Naguib, zajmuje się inteligentnymi materiałami, szczególnie elektrotermicznymi aktuatorami (ETAs). ETAs to urządzenia wykonane z określonych polimerów, które mogą być zaprogramowane tak, aby fizycznie reagowały na zmiany elektryczne lub termiczne. Mogą być one zaprogramowane tak, aby naśladowały odruchy mięśni, a także reagowały fizycznie na temperaturę, kurcząc się w zimnie i rozluźniając w cieple.

Profesor Naguib i zespół inżynierów wykorzystują tę nową technologię w robotyce, rozwijając miękkie roboty, które mogą pełzać i zwijać się jak świecznik. Inna dziedzina, w której będą one istotne, to przemysł wytwórczy. Miękkie roboty mogą zastąpić niektóre metalowe roboty, które istnieją obecnie.

“Obecnie roboty, które można znaleźć w przemyśle, są ciężkie, zwarte i oddzielone od pracowników na podłodze fabryki, ponieważ stanowią zagrożenie dla bezpieczeństwa”, wyjaśnia Naguib.

“Jednak przemysł wytwórczy ulega modernizacji, aby spełnić wymagania. Coraz częściej kładzie się nacisk na współpracę człowieka i robota”, mówi. “Miękkie, dostosowujące się roboty mogą wykorzystać tę współpracę”.

Badania nad odpowiednimi materiałami trwają już od dawna, ale zespół inżynierów odkrył nowy sposób programowania ich, aby uzyskać ruchy robota świecznika.

Według Yu-Chena (Gary’ego) Suna, doktoranta i głównego autora artykułu, “Istniejące badania dokumentują programowanie ETAs z płaskiego stanu spoczynku. Kształt programowalności dwuwymiarowej struktury jest ograniczony, więc odpowiedź jest tylko ruchem zginania”.

Zespół wykorzystał termicznie wywołaną, relaksację i utwardzanie metody, aby stworzyć ETA, który ma trójwymiarowy stan spoczynku. To otwiera nowy zestaw możliwych kształtów i ruchów.

“Co jest również nowatorskie, to energia wymagana do wywołania ruchu świecznika. Nasza jest bardziej wydajna niż wszystko, co istniało w literaturze badawczej do tej pory”, mówi Sun.

Według profesora Naguib, ta nowa dziedzina robotyki może całkowicie rewolucjonizować wiele branż, w tym bezpieczeństwo, lotnictwo, chirurgię i noszone elektroniczne.

W sytuacjach, w których ludzie mogliby być w niebezpieczeństwie – wyciek gazu lub pożar – moglibyśmy wyposażyć robota pełzającego w czujnik, który mierzy szkodliwe środowisko”, wyjaśnia Naguib. “W lotnictwie moglibyśmy zobaczyć inteligentne materiały jako klucz do następnej generacji samolotów z skrzydłami, które zmieniają kształt”.

Pierwsze zastosowania będą prawdopodobnie w dziedzinie noszonej technologii.

“Pracujemy nad zastosowaniem tego materiału w odzieży. Te ubrania mogą kurczyć się lub rozluźniać w zależności od temperatury ciała, co może być terapeutyczne dla sportowców”, mówi Naguib. Zespół bada również, czy inteligentne ubrania mogą być korzystne dla osób z urazami rdzenia kręgowego.

Zespół badaczy będzie teraz dążył do tego, aby sprawić, by ruch pełzania robota był szybszy, a także skupi się na nowych konfiguracjach.

“W tym przypadku nauczyliśmy go poruszać się jak robak”, mówi. “Ale nasz innowacyjny podejście oznacza, że możemy nauczyć roboty naśladować wiele ruchów – jak skrzydła motyla”.