Gepardy inspiracją dla robotów NC State, które teraz mogą poruszać się szybciej oraz dokładniej chwytać

Drobne roboty zazwyczaj są wolniejsze i mniej precyzyjne w manipulacji niż bardziej sztywne urządzenia, ale biomechanika zainspirowała spory postęp w tych możliwościach – naukowcy z North Carolina State University opracowali drobne roboty inspirowane… gepardami.

Dzięki dwóm stanom elastycznego kręgosłupa, nowy typ robota może poruszać się znacznie szybciej na stałych powierzchniach lub w wodzie w stosunku do poprzednich tego typu urządzeń. Roboty są również zdolne do łapania przedmiotów zarówno lekkich jak i tych cięższych.

„Gepardy są najszybszymi stworzeniami na lądzie a swoją szybkość i moc czerpią z giętkości kręgosłupa” – stwierdził Jie Yin, adiunkt inżynierii mechanicznej i kosmicznej na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej a także autor artykułu na temat nowych, miękkich robotów.

„Zostaliśmy zainspirowani przez gepardy do stworzenia typu robota miękkiego, który posiada napędzany sprężyną, 'bistabilny' kręgosłup, co oznacza, że robot ma dwa stabilne stany” – powiedział. „Możemy szybko przełączać się pomiędzy tymi stanami, pompując powietrze do kanałów, które prowadzą miękkiego, silikonowego robota. Przełączanie pomiędzy stanami wyzwala znaczną ilość energii, pozwalając robotowi na szybkie wywarcie siły na podłoże. To pozwala robotowi „galopować” po powierzchni, co oznacza, że jego stopy opuszczają ziemię.”

„Poprzednie miękkie roboty były gąsienicami, pozostającymi w kontakcie z ziemią przez cały czas,” zauważył Yin. „To zdecydowanie ograniczało ich prędkość.”

Roboty miękkie LEAP inspirowane gepardami

Najszybsze jak dotąd roboty miękkie mogły poruszać się z prędkością do 0,8 długości ciała na sekundę na płaskich, pełnych powierzchniach. Nowa klasa miękkich robotów, zwanych „Leveraging Elastic Instability for Amplified Performance” (LEAP), jest w stanie osiągać prędkości do 2,7 długości ciała na sekundę – ponad 3 razy szybciej – przy niskiej częstotliwości uruchamiania wynoszącej około 3 Hz.

Nowe roboty są również zdolne do pokonywania stromych wzniesień, co może być trudne lub niemożliwe w przypadku robotów miękkich, które wywierają mniejszą siłę na podłoże.

„Galopujące” roboty LEAP – mają około 7 cm długości i ważą ok. 45 g.

Gepardy inspiracją dla robotów NC State, które teraz mogą poruszać się szybciej oraz dokładniej chwytać

Naukowcy wykazali również, że konstrukcja LEAP może poprawić prędkość płynięcia w przypadku robotów miękkich. Przystawiając płetwę, a nie stopy, robot LEAP był w stanie pływać z prędkością 0,78 długości ciała na sekundę, w porównaniu z 0,7 długości ciała na sekundę dla poprzedniego najszybszego pływającego robota typu „soft”.

Pokazaliśmy również użycie kilku miękkich robotów pracujących razem, jak szczypce, do chwytania przedmiotów„, powiedział Yin. „Poprzez dostrojenie siły wywieranej przez roboty, byliśmy w stanie podnosić przedmioty tak delikatne jak jajko, a także przedmioty ważące 10 kilogramów lub więcej.

Badacze zauważają, że ta praca służy jako dowód koncepcji i są optymistami, że mogą zmodyfikować projekt tak, aby roboty LEAP były jeszcze szybsze i potężniejsze.

Potencjalne zastosowania obejmują technologie poszukiwawcze i ratownicze, gdzie szybkość stanowi kluczową rolę, oraz robotyka produkcji przemysłowej” – mówi Yin. „Wyobraźmy sobie na przykład, że robotyka linii produkcyjnej jest szybsza, ale wciąż zdolna do obsługiwania delikatnych przedmiotów„.

Jesteśmy otwarci na współpracę z sektorem prywatnym aby dopracować sposoby włączenia tej technologii do indywidualnych przedsiębiorstw„, mówi.

Zdjęcia producenta