Snabbaste mjuka robotar hittills utvecklade av forskare

En grupp forskare har utvecklat en ny typ av mjuk robot som är snabbare än tidigare versioner när de rör sig på fasta ytor eller i vatten. De nya mjuka robotarna, som inspirerats av biomekaniken hos geparder, kan också försiktigt plocka upp föremål och har tillräckligt med kraft för att lyfta tunga föremål.

Artikeln heter “Leveraging elastic instabilities for amplified performance: Spine-inspired high-speed and high-force soft robots”” och publicerades i American Association for the Advancement of Science.

Jie Yin är biträdande professor i maskinteknik och rymdteknik vid North Carolina State University. Han är också en av författarna till artikeln.

“Geparder är de snabbaste varelserna på land, och de hämtar sin hastighet och kraft från ryggens rörelser”, säger Yin.

“Vi inspirerades av geparden för att skapa en typ av mjuk robot som har en fjäderdriven, ‘bistabil’ rygg, vilket innebär att roboten har två stabila tillstånd”, fortsätter Yin. “Vi kan växla mellan dessa stabila tillstånd snabbt genom att pumpa in luft i kanaler som linjerar den mjuka, silikonbaserade roboten. Växlingen mellan de två tillstånden frigör en betydande mängd energi, vilket gör att roboten kan utöva kraft mot marken. Detta möjliggör för roboten att galoppera över ytan, vilket innebär att dess ben lämnar marken.

“Tidigare mjuka robotar var krypare, som alltid var i kontakt med marken. Detta begränsar deras hastighet.”

http://www.youtube.com/watch?v=Z5QAwAOxORo&feature=youtu.be

Tidigare versioner av mjuka robotar

På platta och fasta ytor kunde de tidigare snabbaste mjuka robotarna röra sig i hastigheter på upp till 0,8 kroppslängder per sekund.

De mjuka robotar som skapats av forskargruppen tillhör en helt ny klass av robotar, kallad Leveraging Elastic Instabilities for Amplified Performance” (LEAP). De presterar betydligt bättre än de tidigare, och kan röra sig i hastigheter på 2,7 kroppslängder per sekund, vilket är mer än tre gånger snabbare. De opererar vid en låg aktiveringsfrekvens på cirka 3 Hz.

De nya mjuka robotarna kan också springa uppför branta backar, vilket tidigare varit en stor utmaning eller till och med omöjligt för de mindre kraftfulla robotarna.

LEAP-robotarna är cirka 7 centimeter långa och väger runt 45 gram.

Simhastighet

En annan utveckling med de nya mjuka robotarna är att de har förbättrad simhastighet, vilket kan uppnås genom att byta ut benen mot en fena. När detta görs kan LEAP-roboten nå en hastighet på 0,78 kroppslängder per sekund när den simmar. Den tidigare snabbaste simmande roboten kunde bara nå en hastighet på 0,7 kroppslängder per sekund.

“Vi har också demonstrerat användningen av flera mjuka robotar som arbetar tillsammans, som pincetter, för att gripa föremål”, säger Yin. “Genom att justera den kraft som robotarna utövar kunde vi lyfta föremål som är så ömtåliga som ett ägg, samt föremål som väger 10 kilogram eller mer.”

Forskargruppen kommer att försöka öka hastigheten och kraften hos robotarna ännu mer, och ser den nuvarande utvecklingen som bara början. De har olika tillämpningar i åtanke, såsom sök- och räddningsteknologier.

“Möjliga tillämpningar inkluderar sök- och räddningsteknologier, där hastighet är avgörande, och industriell tillverkningsteknologi”, säger Yin. “Till exempel, föreställ er produktionslinjerobotar som är snabbare, men fortfarande kan hantera ömtåliga föremål.

“Vi är öppna för att samarbeta med den privata sektorn för att finslipa sätt att införliva denna teknik i deras verksamhet.”

Arbetet stöddes av National Science Foundation.