วิศวกรสร้างหุ่นยนต์ขนาดแมลง ที่มีความคล่องตัวเหมือนเสือชีตาห์

วิศวกรจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ได้พัฒนาหุ่นยนต์ขนาดแมลง ที่สามารถเลี้ยวและเปลี่ยนทิศทางได้ด้วยความคล่องตัวเหมือนเสือชีตาห์ ทีมงานได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงและแมงมุมที่สามารถเดินบนพื้นผิวที่มีความชันสูงได้ด้วยแผ่นเท้าแบบพิเศษ หุ่นยนต์ใหม่นี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ที่ซับซ้อนและหลบหลีกอุปสรรคที่ไม่คาดคิดได้

หุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุบางที่สามารถหดและตึงเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้า

เมื่อปี 2019 ทีมงานได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของวัสดุนี้ด้วยหุ่นยนต์ขนาดแมลงต่อที่สามารถเคลื่อนที่บนพื้นผิวราบได้ด้วยความเร็ว 20 เท่าของความยาวตัว หรือประมาณ 1.5 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นความเร็วสัมพัทธ์ที่เร็วที่สุดของหุ่นยนต์ขนาดแมลง

แผ่นเท้าแบบอิเล็กโตรสตาติก

การศึกษาใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มแผ่นเท้าแบบอิเล็กโตรสตาติกสองแผ่นเข้ากับหุ่นยนต์ และจากนั้นใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงอิเล็กโตรสตาติกระหว่างแผ่นเท้าและพื้นผิว ซึ่งทำให้แผ่นเท้าสามารถยึดติดกับพื้นผิวได้มากขึ้นในขณะที่ส่วนอื่นของหุ่นยนต์หมุนรอบๆ แผ่นเท้า

ด้วยแผ่นเท้าสองแผ่น ผู้ควบคุมสามารถควบคุมทิศทางของหุ่นยนต์ได้อย่างเต็มที่ พวกเขาสามารถทำให้หุ่นยนต์เลี้ยวได้ด้วยความเร็วที่เร็วกว่าแมลงส่วนใหญ่

Liwei Lin เป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่ UC Berkeley

“หุ่นยนต์ของเราที่พัฒนาครั้งแรกสามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็วมาก แต่เราไม่สามารถควบคุมได้ว่าหุ่นยนต์จะไปทางซ้ายหรือขวา และมักจะเคลื่อนที่แบบสุ่ม เนื่องจากมีความแตกต่างเล็กน้อยในกระบวนการผลิต — หากหุ่นยนต์ไม่สมมาตร — มันจะเลี้ยวไปทางด้านหนึ่ง” Lin กล่าว “ในงานนี้ การเพิ่มแผ่นเท้าแบบอิเล็กโตรสตาติกที่ทำให้หุ่นยนต์สามารถเลี้ยวได้ด้วยความเร็วมากเป็นนวัตกรรมหลัก”

ทีมงานวิจัยได้บันทึกวิดีโอของหุ่นยนต์ที่กำลังเคลื่อนที่ผ่าน迷宫เลโก้เพื่อทดสอบและแสดงความคล่องตัวของมัน มันสามารถบรรทุกเซ็นเซอร์ก๊าซและเลี้ยวหลบหลีกเศษซากที่ตกหล่นได้ ด้วยการออกแบบนี้ หุ่นยนต์ขนาดเล็กสามารถทนต่อการถูกเหยียบโดยมนุษย์ที่มีน้ำหนัก 120 ปอนด์ได้

https://www.youtube.com/watch?v=TmRol48_DKs

การใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง

หุ่นยนต์ขนาดแมลงแบบนี้สามารถใช้ในการค้นหาและช่วยเหลือ หรือเพื่อสอบรวจและสำรวจสภาพแวดล้อมที่มีอันตรายได้ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ในการค้นหาการรั่วไหลของก๊าซได้

หุ่นยนต์ส่วนใหญ่ถูกเชื่อมต่อหรือได้รับการจ่ายไฟผ่านสายไฟฟ้าขนาดเล็ก แต่ก็มีเวอร์ชันที่ไม่ต้องเชื่อมต่อซึ่งทำงานด้วยแบตเตอรี่เป็นเวลา 19 นาทีและ 31 เมตร

“หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในปัจจุบันคือการสร้างหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่ยังคงมีพลังและควบคุมได้ดีเหมือนหุ่นยนต์ขนาดใหญ่” Lin กล่าว “เมื่อใช้หุ่นยนต์ขนาดใหญ่ คุณสามารถใส่แบตเตอรี่และระบบควบคุมได้ไม่มีปัญหา แต่เมื่อคุณพยายามลดขนาดลงให้เล็กและเล็กกว่านี้ น้ำหนักของส่วนประกอบเหล่านี้จะทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้ช้า และหุ่นยนต์ของเราสามารถเคลื่อนที่ได้เร็ว มีความแข็งแรง และต้องการพลังงานน้อย ทำให้สามารถบรรทุกเซ็นเซอร์และอิเล็กทรอนิกส์ได้พร้อมกับแบตเตอรี่”