Forskere bygger første deployable, gå, blød robot

(Phys.org)—Forskere har bygget den første robot lavet af blød, deployerbare materialer, der er i stand til at bevæge sig selv uden brug af motorer eller yderligere mekaniske komponenter. Robotten "går", når en elektrisk strøm påføres ledninger af formhukommelseslegering, der er indlejret i dens ramme:strømmen opvarmer ledningerne, får robottens fleksible segmenter til at trække sig sammen og bøjes. Sekventiel kontrol af strømmen til forskellige segmenter på forskellige måder resulterer i forskellige gangarter.

Forskerne forventer, at robottens evne let kan implementeres, sammen med dens lave masse, lavpris, bæreevne, kompakt størrelse, og evnen til at blive omkonfigureret til forskellige former kan gøre den nyttig til applikationer såsom rummissioner, udforskning af havbunden, og husholdningsgenstande.

Forskerne, Wei Wang et al., ved Seoul National University og Sungkyunkwan University, har udgivet en artikel om den nye robot og andre typer deployerbare strukturer, der kan bygges ved hjælp af samme metode i et nyligt nummer af Materialer Horisonter .

"Den største fordel ved denne modulære robot er robusthed i forskellige miljøer på grund af mangel på mekaniske systemer såsom motorer og gear, " fortalte medforfatter Sung-Hoon Ahn ved Seoul National University Phys.org . "Dermed, problemer med motorbaserede robotter, såsom tætning og smøring af mekaniske systemer i vand- eller rummiljøer, er ikke et problem for den smarte aktuator."

Robotten, som forskerne kalder DeployBot, er samlet af otte moduler:fire til kroppen og et til hvert af de fire ben. I deres sammenfoldede tilstand, modulerne ligger fladt, og efter at de er udplaceret, dukker de op i nogenlunde en firkantet form. Modulerne er lavet af både stive og fleksible materialer og indeholder indlejrede magneter, der forbinder og låser flere moduler sammen. En formhukommelseslegeringstråd, der løber gennem den firkantede ramme på hvert modul, er ansvarlig for at installere og folde modulerne, som tager flere sekunder, men kan gøres gentagne gange.

Forskerne viste, at DeployBot kan gå med to forskellige gangarter. Den første er en bølgende gang, hvilket svarer til den måde en tommeorm kryber hen over en overflade. At gøre dette, en fire-trins sekvens af strøm påføres for at generere en aktiveringsbølge gennem robottens krop, fra front til bagside. Ubalancen i friktionskontakt med jorden mellem for- og bagbenene får robotten til at trække bagbenene op, mens de holder forbenene på plads, resulterer i fremadgående bevægelse.

DeployBot kan også gå med en ambulerende gang, på samme måde som et firbenet dyr går. Imidlertid, denne gang kræver, at robotten understøtter hele sin vægt på kun to ben, og robottens ben har ikke løftekraft nok til at gøre dette – i det mindste, ikke på land. Men ved at placere robotten under vand, på den sandede overflade af en vandtank, forskerne udnyttede Archimedes' princip, som reducerer den kraft, der kræves for at løfte robotten.

I øjeblikket bevæger robotten sig meget langsomt, med en hastighed på lidt over 2 meter i timen. Robotten kan også dreje, men igen i en langsom hastighed, kræver 21 skridt for at dreje 90 grader. Selvom robotten ikke er hurtig, det kan stadig tjene som et nyttigt værktøj til applikationer, hvor hastighed ikke er vigtig.

Fremadrettet, forskerne forventer, at de her anvendte teknikker også kan bruges til at lave moduler af forskellige former, fører til et bredere udvalg af robotdesigns og -funktioner. Forskerne bemærkede også, at forskellige metoder til at flytte robotten udover en påført strøm kunne undersøges - f.eks. ved hjælp af pneumatisk aktivering, magnetiske felter, eller optiske kræfter. De foreslår også, at den samme tilgang, der bruges her, kunne bruges til at fremstille strukturer i mikroskala og nanoskala, hvilket ville åbne op for en ny række applikationer.

© 2017 Phys.org