(UC Berkeley/Stephen McNally) Einige der besten Roboter sind Von der Natur inspiriert . Jetzt haben Ingenieure einen kleinen, huschenden Bot entwickelt, der auf der bescheidenen Kakerlake basiert – mit fast so viel Geschwindigkeit und Zerquetschbarkeit wie sein biologisches Gegenstück.
Der noch unbenannte Softroboter hat die Größe einer Briefmarke und ist in der Lage, sich mit einer Geschwindigkeit von 20 Körperlängen pro Sekunde fortzubewegen und Belastungen von bis zu einer Million Mal seinem eigenen Gewicht auszuhalten.
Mit einem Gewicht von weniger als einem Zehntel Gramm hält der Bot dem Tritt eines menschlichen Fußes stand – ein Gewicht, das etwa 60 Kilogramm entspricht. Es rafft sich einfach auf und macht weiter.
„Die meisten Roboter in diesem kleinen Maßstab sind sehr zerbrechlich“, sagt Maschinenbauingenieur Liwei Lin , von der University of California, Berkeley. „Wenn du darauf trittst, zerstörst du den Roboter so ziemlich.“
„Wir haben herausgefunden, dass unser Roboter mehr oder weniger funktioniert, wenn wir ihn belasten.“
Ein Teil der Robustheit des Roboters ist auf sein einfaches Design zurückzuführen. Es besteht aus einer dünnen Folie aus Polyvinylidendifluorid (PVDF). piezoelektrisches Material das sich bei Anwendung eines kleinen Wechselstroms ausdehnt und zusammenzieht.
Diese Ausdehnung und Kontraktion gibt dem Kakerlakenbot seine Art, sich zu bewegen: Durch das Hinzufügen eines Vorderbeins und einer elastischen Polymerschicht brachten die Wissenschaftler das Blatt dazu, sich so zu biegen, dass es vorwärts trieb.
Das Team experimentierte mit verschiedenen Roboterlängen (von 10 bis 30 mm) und variierte diese Frequenz und Spannung des elektrischen Stroms, um die Laufgeschwindigkeit ihrer Konstruktionen zu verändern. In seiner Höchstgeschwindigkeit schaffte es ein 10-mm-Roboter, bei Anlegen von 200 V und 850 Hz mit satten 20 Zentimetern pro Sekunde voranzukommen.
Wie Sie dem Video oben entnehmen können, ist der huschende Roboter in der Lage, sanfte Steigungen zu erklimmen, durch kleine Röhren zu rasen und sogar Lasten bis zum Sechsfachen seines Eigengewichts zu tragen – wie die Befestigung einer Erdnuss an der Spitze demonstriert.
Derzeit muss der Bot an seine Stromquelle angeschlossen werden, aber eine zukünftige Version könnte von einer winzigen Batterie angetrieben werden.
Auch wenn es Spaß macht, cleveren Designs wie diesem dabei zuzusehen, wie sie ihre Aufgabe erfüllen, können solche Designs auch einen wertvollen Nutzen haben. Winzige Bots können unter anderem hilfreich sein, indem sie Katastrophenstandorte untersuchen, die gefährlich und instabil sein könnten.
„Wenn zum Beispiel ein Erdbeben passiert, ist es für die großen Maschinen oder die großen Hunde sehr schwierig, Leben unter den Trümmern zu finden. Deshalb brauchen wir einen kleinen Roboter, der wendig und robust ist.“ sagt Maschinenbauingenieur Yichuan Wu , von der University of Electronic Science and Technology of China.
Zu diesem Zweck sucht das Team nach Möglichkeiten, dem ursprünglichen Design einen Gassensor hinzuzufügen – der es dem Bot ermöglichen würde, sich in sehr enge Räume zu schleichen und nach Gaslecks zu suchen, die eine potenzielle Lebensgefahr darstellen.
Das ist nur eine der Verbesserungen, die die Ingenieure an ihrem Softroboter vornehmen wollen. Sie möchten auch eine Möglichkeit entwickeln, ihn dazu zu bringen, Hindernissen automatisch auszuweichen, während er die Welt um ihn herum erkundet.
In den letzten Jahren haben wir gesehen, wie sich die Grenze zwischen Biologie und Robotik verschob noch verschwommener , mit winzigen Maschinen, die jetzt dazu in der Lage sind Eine Reise durch einen lebenden Organismus . Die Möglichkeiten dieses speziellen Designs werden gerade erst erforscht.
„Wir hoffen, dass der vorgeschlagene Roboter im Insektenmaßstab den Weg ebnet, schnelle und robuste Roboter für praktische Anwendungen zu entwickeln“, schließen die Forscher in ihrem Bericht veröffentlichtes Papier .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftsrobotik .