Исследователи сделали значительный скачок вперед в разработке прыгающих роботов размером с насекомое, способных выполнять задачи в небольших пространствах. Новое исследование демонстрирует серию роботов размером с жука щелкуна, достаточно маленьких, чтобы поместиться в тесном пространстве, и достаточно мощных, чтобы преодолевать препятствия.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн и Принстонского университета изучали анатомию, механику и эволюцию жука щелкуна в течение последнего десятилетия. Исследование, проведенное в 2020 году, показало, что щелчок (сверхбыстрое высвобождение энергии) свернутой мышцы в грудной клетке щелкуна приводит к тому, что он может перемещаться по воздуху на расстояние, во много раз превышающее длину его тела, а также для того, чтобы перевернуться если он оказался на спине.
"Одна из главных задач малогабаритной робототехники - найти конструкцию, которая была бы небольшой, но достаточно мощной, чтобы перемещаться по препятствиям или быстро покидать опасные места", - сказал профессора машиностроения Самеха Тауфик.
В новом исследовании Тауфик и его команда использовали крошечные свернутые актуаторы которые тянули за механизм в форме стержня, заставляя его медленно сгибаться и накапливать упругую энергию, пока она не высвободится направляя роботов вверх.
"Этот процесс, называемый динамическим каскадом сгибания, прост по сравнению с анатомией жука щелкуна, - сказал Тауфик. - Однако в данном случае простота - это хорошо, потому что она позволяет нам работать и изготавливать детали в таком маленьком масштабе".
Руководствуясь биологической эволюцией и математическими моделями, команда построила и протестировала четыре варианта устройства, остановившись на двух конфигурациях, которые могут успешно прыгать без ручного вмешательства.
"В будущем у нас нет определенного подхода к точному дизайну следующего поколения этих роботов, но это исследование закладывает семена в развитие этой технологии - процесс, похожий на биологическую эволюцию", - сказал Тауфик.
Команда предполагает, что эти роботы смогут проникать в узкие пространства, чтобы помочь в обслуживании больших машин, таких как турбины и реактивные двигатели, например, делая снимки для выявления проблем.
"Мы также представляем себе, что роботы в масштабах насекомого могут быть полезны в современном сельском хозяйстве, - сказал Тауфик. - В настоящее время ученые и фермеры используют беспилотники и вездеходы для мониторинга посевов, но иногда исследователям нужен датчик, чтобы прикоснуться к растению или сфотографировать очень мелкую деталь. Роботы масштаба насекомого могут это сделать".
В исследовании принимали участие ученые из Бирмингемского университета, Оксфордского университета и Техасского университета в Далласе. Это исследование поддержали DARPA, Североамериканский исследовательский институт Toyota, Национальный научный фонд и Королевское общество.
Графика: Michael Vincent
Комментарии
(0) Добавить комментарий