Roboty inspirowane owadami monitorują złożone środowiska

Naukowcy z Uniwersytetu w Pittsburghu zaprojektowali maleńkie roboty inspirowane owadami, których można używać w złożonych i ciasnych środowiskach, trudno dostępnych dla ludzi. 

W czasopiśmie opublikowano nowe badanie zatytułowane „Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Avocation Powers Sub-Gram Scale Motility” Zaawansowane technologie materiałowe. 

Obrazowanie i ocena środowiskowa

Junfeng Gao jest doktorantem w dziedzinie inżynierii przemysłowej w Swanson School of Engineering. Kierował pracami nad nowo opracowanymi robotami. 

„Robotów tych można używać do uzyskiwania dostępu do zamkniętych obszarów w celu obrazowania lub oceny środowiska, pobierania próbek wody lub przeprowadzania ocen strukturalnych” – powiedział Gao. „Wszędzie tam, gdzie chcesz uzyskać dostęp do zamkniętych miejsc – gdzie robak może przedostać się, ale człowiek nie – te maszyny mogą się przydać”.

To kolejny przykład badaczy poszukujących inspiracji w naturze do budowy współczesnych mikrobotów. Malutkie stworzenia, takie jak krewetki modliszkowe i pchły, mogą poruszać się po powierzchniach w sposób bardziej energooszczędny niż pełzanie, opierając się na impulsywnych ruchach. Ruchy te następnie odtworzono w nowych robotach wykonanych z polimerowych sztucznych mięśni.

Ravi Shankar jest profesorem inżynierii przemysłowej w Pitt. Kontroluje laboratorium, które kierowało nowymi badaniami.

„To przypomina ładowanie strzały w łuk i wystrzeliwanie jej — roboty chwytają się, aby zgromadzić energię, a następnie wypuszczają ją w impulsywnym wybuchu, aby skoczyć do przodu” – powiedział Shankar. „Zwykle aktywacja sztucznych mięśni, z którymi pracujemy, jest dość powolna. Przyciągnęło nas pytanie: „Jak wziąć ten sztuczny mięsień i wykorzystać go do wywołania działania skokowego, a nie powolnego?” 

Wracając do porządku molekularnego i geometrii

Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół przyjrzał się porządkowi molekularnemu i geometrii. 

Mohsen Tabrizi jest doktorantem inżynierii przemysłowej w Swanson School i współautorem badań. 

„Zakrzywiony, kompozytowy kształt polimerowego mięśnia pozwala mu wytwarzać energię, gdy jest zasilany. Sposób, w jaki cząsteczki są ułożone w mięśniu, czerpie inspirację ze świata przyrody, gdzie ich łączne uruchomienie buduje energię w strukturze” – powiedział Tabrizi. „Dokonuje się tego przy użyciu nie więcej niż kilku woltów energii elektrycznej”.

Projektując roboty wielkości krykieta tak, aby były zarówno wszechstronne, jak i lekkie, mogły manewrować po ruchomych powierzchniach, takich jak piasek. Mogą wykonywać te ruchy równie łatwo, jak na twardych powierzchniach. Najbardziej imponujące jest to, że roboty potrafią skakać po wodzie. 

W badaniu uczestniczył także współautor Arul Clement.