Roboty inspirowane owadami monitorują złożone środowiska

Naukowcy z Uniwersytetu w Pittsburghu zaprojektowali małe roboty inspirowane owadami, które mogą być używane w złożonych i ciasnych środowiskach, trudnych do dostania dla ludzi.

Nowe badania zatytułowane „Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility” zostały opublikowane w czasopiśmie Advanced Materials Technologies.

Ocena obrazu i środowiska

Junfeng Gao jest doktorantem inżynierii przemysłowej w Szkole Inżynierii Swansona. Poprowadził prace nad nowo opracowanymi robotami.

„Te roboty mogą być używane do dostępu do zamkniętych obszarów do obrazowania lub oceny środowiska, pobierania próbek wody lub wykonywania oceny strukturalnej”, powiedział Gao. „Wszędzie, gdzie chcesz uzyskać dostęp do zamkniętych miejsc — gdzie może się dostać owad, ale nie osoba — te maszyny mogą być przydatne.”

To jest kolejny przykład, w którym naukowcy szukają inspiracji w naturze, aby zbudować dzisiejsze mikroboty. Małe stworzenia, takie jak mantis shrimp i pchły, mogą poruszać się po powierzchniach w sposób bardziej efektywny energetycznie niż pełzanie, polegając na ruchach impulsowych. Ruchy te zostały następnie odtworzone w nowych robotach zbudowanych z polimerowych mięśni sztucznych.

Ravi Shankar jest profesorem inżynierii przemysłowej w Pitt. Kontroluje laboratorium, które prowadziło nowe badania.

„To jest podobne do ładowania strzały do łuku i strzelania — roboty zaczepiają się, aby zbudować energię, a następnie ją uwalniają w impulsie, aby wyskoczyć do przodu”, powiedział Shankar. „Zwykle aktywacja w sztucznych mięśniach, z którymi pracujemy, jest dość powolna. Zainteresowaliśmy się pytaniem, „Jak możemy wziąć tę sztuczną mięśni i użyć jej do wygenerowania skoku aktywacji, a nie powolnej aktywacji?”

Zwracając się ku molekularnej kolejności i geometrii

Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół przyjrzał się molekularnej kolejności i geometrii.

Mohsen Tabrizi jest doktorantem inżynierii przemysłowej w Szkole Inżynierii Swansona i współautorem badań.

„Zakrzywiona kompozytowa kształt mięśnia polimerowego pozwala mu zbudować energię, gdy jest zasilany. Sposób, w jaki cząsteczki są ułożone w mięśniu, czerpie inspirację z natury, gdzie ich połączona aktywacja buduje energię w strukturze”, powiedział Tabrizi. „To jest osiągane przy użyciu nie więcej niż kilku woltów prądu.”

Poprzez zaprojektowanie robotów wielkości skakanki, aby były zarówno wszechstronne, jak i lekkie, mogą one poruszać się po powierzchniach ruchomych, takich jak piaski. Mogą wykonywać te ruchy tak łatwo, jak robią to na twardych powierzchniach. Najbardziej imponująco, roboty mogą skakać przez wodę.

Badania obejmowały również współautora Arula Clementa.