Роботи, натхненні комахами, контролюють складні середовища

Дослідники університету Піттсбурга створили крихітні роботи, натхненні комахами, які можна використовувати в складних і тісних середовищах, важкодоступних для людей.

Нова робота під назвою «Молекулярно-направлене, геометрично-замкнене, імпульсне актування потужності субграмової шкали рухливості» була опублікована в журналі Advanced Materials Technologies.

Зображення та оцінка середовища

Дзюнфен Гао – аспірант промислової інженерії в школі інженерії Свансона. Він очолив роботу над розробкою нових роботів.

«Ці роботи можна використовувати для доступу до обмежених зон для зображення або оцінки середовища, взяття проб води або виконання структурних оцінок», – сказав Гао. «Куди б ви не хотіли отримати доступ до обмежених місць – де може потрапити комаха, але не людина – ці машини можуть бути корисними».

Це ще один приклад того, як дослідники шукають натхнення в природі для побудови сучасних мікроботів. Крихітні істоти, такі як мантис-качки і бліхи, можуть рухатися по поверхнях більш енергоефективним способом, ніж ползти, спираючись на імпульсивні рухи. Ці рухи були потім відтворені в нових роботах, виготовлених з полімерної штучної м’язової тканини.

Раві Шанкар – професор промислової інженерії в Піттсбурзі. Він керує лабораторією, яка провела нове дослідження.

«Це схоже на зарядку стріли в луку і її випуск – роботи закріплюються, щоб збудувати енергію, а потім випускають її в імпульсивному потоці, щоб стрибнути вперед», – сказав Шанкар. «Зазвичай актування в штучних м’язах, з якими ми працюємо, досить повільне. Нас цікавило питання: «Як ми можемо взяти цю штучну м’язову тканину і використовувати її для генерації стрибучого актування, а не повільного?»

Перехід до молекулярного порядку та геометрії

Щоб відповісти на це питання, команда розглянула молекулярний порядок і геометрію.

Мохсен Табрізі – аспірант промислової інженерії в школі інженерії Свансона і співавтор дослідження.

«Зігнута композитна форма полімерної м’язової тканини дозволяє їй збудувати енергію, коли вона живиться. Спосіб, яким молекули розташовані в м’язовій тканині, черпає натхнення з природного світу, де їхнє спільне актування будує енергію в структуру», – сказав Табрізі. «Це досягається за допомогою не більше кількох вольт електрики».

Розробляючи роботів розміром з комах, щоб вони були універсальними та легкими, вони можуть рухатися по рухомим поверхням, таким як пісок. Вони можуть виконувати ці рухи так само легко, як і по твердих поверхнях. Найбільш вражаюче те, що роботи можуть стрибати через воду.

У дослідженні також взяв участь співавтор Арул Клемент.