Opdagelse kan føre til selvkørende robotter

Hæren-finansierede forskere opdagede, hvordan man laver materialer, der er i stand til selvfremdrift, tillader materialer at bevæge sig uden motorer eller hænder.

Forskere ved University of Massachusetts Amherst opdagede, hvordan man laver materialer, der snapper og nulstiller sig selv, kun stole på energistrømmen fra deres omgivelser. Denne forskning, udgivet i Naturmaterialer og finansieret af den amerikanske hær, kunne gøre det muligt for fremtidige militærrobotter at flytte fra deres egen energi.

"Dette arbejde er en del af en større tværfaglig indsats, der søger at forstå biologiske og manipulerede impulsive systemer, der vil lægge grundlaget for skalerbare metoder til at generere kræfter til mekanisk handling og energilagre strukturer og materialer, " sagde Dr. Ralph Anthenien, afdelingschef, Hærens forskningskontor, en del af U.S. Army Combat Capabilities Development Command, nu kendt som DEVCOM, Hærens forskningslaboratorium. "Værket vil have utallige mulige fremtidige anvendelser i aktiverings- og motivsystemer for hæren og DOD."

Forskere afslørede fysikken under et verdsligt eksperiment, der involverede at se en gelstrimmel tørre. Forskerne observerede, at når de lange, elastisk gelstrimmel mistet indre væske på grund af fordampning, strimlen flyttede sig. De fleste bevægelser var langsomme, men en gang imellem, de speedede op.

Forskere opdager, hvordan man laver materialer, der snapper og nulstiller sig selv, kun stole på energistrømmen fra deres omgivelser. Denne forskning kunne muliggøre fremtidige militærrobotter, der er i stand til at flytte fra deres egen energi.

Disse hurtigere bevægelser var snap-ustabiliteter, der fortsatte med at forekomme, da væsken fordampede yderligere. Yderligere undersøgelser viste, at materialets form havde betydning, og at strimlerne kunne nulstille sig selv for at fortsætte deres bevægelser.

"Mange planter og dyr, især små, brug specielle dele, der fungerer som fjedre og låse for at hjælpe dem med at bevæge sig rigtig hurtigt, meget hurtigere end dyr med muskler alene, " sagde Dr. Al Crosby, en professor i polymervidenskab og teknik ved College of Natural Sciences, UMass Amherst. "Planter som Venus-fluefælderne er gode eksempler på denne form for bevægelse, ligesom græshopper og kæbemyrer i dyreverdenen."

Snap-ustabiliteter er en måde, hvorpå naturen kombinerer en fjeder og en lås og i stigende grad bruges til at skabe hurtige bevægelser i små robotter og andre enheder samt legetøj som gummipupper.

"Imidlertid, de fleste af disse snap-enheder har brug for en motor eller en menneskelig hånd for at blive ved med at bevæge sig, " sagde Crosby. "Med denne opdagelse, der kan være forskellige applikationer, der ikke kræver batterier eller motorer for at brænde bevægelse."

Forskere opdager, hvordan fremtidige militærrobotter kan være i stand til at flytte fra kun deres egen energi.

Efter at have lært den væsentlige fysik fra tørrestrimlerne, holdet eksperimenterede med forskellige former for at finde dem, der er mest tilbøjelige til at reagere på forventede måder, og det ville bevæge sig gentagne gange uden at nogen motorer eller hænder nulstillede dem. Holdet viste endda, at de omformede strimler kunne fungere, såsom at bestige et sæt trapper på egen hånd.

"Disse lektioner viser, hvordan materialer kan generere kraftfuld bevægelse ved at udnytte interaktioner med deres omgivelser, såsom gennem fordampning, og de er vigtige for at designe nye robotter, især i små størrelser, hvor det er svært at have motorer, batterier, eller andre energikilder, " sagde Crosby.