Blød robot programmeret til at bevæge sig som en tommerorm

Ingeniørforskere fra University of Toronto har skabt en miniaturerobot, der kan kravle med inchworm-lignende bevægelse. Den underliggende teknologi kunne en dag omdanne industrier fra luftfart til smart wearables.

Professor Hani Naguib og hans gruppe har specialiseret sig i smarte materialer. En linje af deres forskning fokuserer på elektrotermiske aktuatorer (ETA'er), enheder fremstillet af specialiserede polymerer, der kan programmeres til fysisk at reagere på elektriske eller termiske ændringer.

For eksempel, en ETA kunne programmeres til at efterligne muskelreflekser, strammer op når det er koldt og slapper af når det er varmt.

Naguib og hans team anvender denne teknologi til robotteknologi, skabe 'bløde' robotter, der kan kravle og krølle. De mener, at disse en dag kunne erstatte de omfangsrige og metalbelagte bots, der findes i fremstillingsindustrien.

"Lige nu, de robotter, du finder i industrien, er tunge, fast og buret af arbejdere på fabriksgulvet, fordi de udgør sikkerhedsrisici, "forklarer Naguib.

"Men fremstillingsindustrien moderniserer sig for at imødekomme efterspørgslen. Flere og flere, der er vægt på at inkorporere menneske-robot-interaktioner, "tilføjer han." Blødt, fleksible robotter kan udnytte dette samarbejde. "

Selvom responsive materialer er blevet undersøgt i årtier, teamet har opdaget en ny tilgang til programmering af dem, resulterer i inchworm -bevægelsen demonstreret i et papir, der for nylig blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

"Eksisterende forskning dokumenterer programmeringen af ​​ETA'er fra en flad hviletilstand. Form-programmerbarheden af ​​en todimensionel struktur er begrænset, så svaret er bare en bøjningsbevægelse, "forklarer ph.d.-studerende Yu-Chen (Gary) Sun, papirets hovedforfatter.

Derimod, Sun og hans medforfattere skabte en ETA med en tredimensionel hviletilstand.

De brugte en termisk induceret, stress-afslapning og hærdningsmetode, der åbner langt flere muligheder i form og bevægelse.

"Hvad der også er nyt, er den kraft, der kræves for at fremkalde tumormens bevægelse. Vores er mere effektiv end noget, der hidtil har eksisteret i forskningslitteratur, "siger Sun.

Naguib siger, at disse programmerbare formskiftende bløde robotter ikke bare vil revolutionere fremstillingsindustrien:det kan være nyttigt inden for områder, herunder sikkerhed, luftfart, kirurgi og bærbar elektronik.

"I situationer, hvor mennesker kan være i fare - en gaslækage eller en brand - kunne vi udstyre en kravlende robot med en sensor til at måle det skadelige miljø, "forklarer Naguib." I rumfart, vi kunne se smarte materialer være nøglen til næste generations fly med vinger, der morph. "

Selvom han påpeger, at der vil gå et stykke tid, før verden ser fly til flyvemaskiner, den mest umiddelbare effekt vil ses i bærbar teknologi.

"Vi arbejder på at anvende dette materiale på beklædningsgenstande. Disse beklædningsgenstande komprimeres eller frigives baseret på kropstemperatur, som kan være terapeutisk for atleter, "siger Naguib. Teamet undersøger også, om smarte beklædningsgenstande kan være gavnlige for rygmarvsskader.

I løbet af det næste år, Naguibs team er fokuseret på at fremskynde den lydhøre gennemsøgningsbevægelse, og ser på andre konfigurationer.

"I dette tilfælde, vi har trænet den til at bevæge sig som en orm, "siger han." Men vores innovative tilgang betyder, at vi kunne træne robotter til at efterligne mange bevægelser - som en sommerfugls vinger. "