-Jellievis geïnspireer sagte robots kan hul natuurlike eweknieë

"Ons vorige werk gefokus op die maak van sagte robotte wat geïnspireer is deur jagluiperds, en terwyl die robotte baie vinnig was, hulle het nog 'n stywe innerlike ruggraat," sê Jie Jin, 'n assistent-professor van meganiese en Ruimte ingenieurswese aan NC Staat en ooreenstemmende skrywer van 'n referaat oor die nuwe werk. "Ons wou 'n heeltemal sag robot te maak, sonder 'n innerlike ruggraat, wat nog benut wat begrip van die skakel tussen twee stabiele state ten einde die sagte robot beweeg meer kragtig maak, en vinniger. En een van die diere wat ons geïnspireer deur was die jellievis. "

Die navorsers geskep hul nuwe sagte robots uit twee gebind lae van dieselfde rek polimeer. Een laag polimeer is pre-beklemtoon, of gestrek. 'N Tweede laag is nie vooraf beklemtoon en bevat 'n lug-kanaal.

"Ons kan die robot 'flex" maak deur pomp lug in die kanaal laag, en ons beheer oor die rigting van daardie flex deur die beheer van die relatiewe dikte van die pre beklemtoon laag, "sê Jin.

Hier is hoe dit werk. Wanneer dit gekombineer met 'n derde stresvry laag, bekend as 'n intermediêre laag, die pre beklemtoon laag wil om te beweeg in 'n bepaalde rigting. Byvoorbeeld, kan jy 'n stukkie van polimeriese strook wat reeds pre-beklemtoon deur dit in twee rigtings trek het. Na die bevestiging van die pre beklemtoon materiaal om die intermediêre laag, sou die eindresultaat 'n Dubbellaagvesikal strook wat wil kurwe af, soos 'n frons gesig wees. As hierdie Dubbellaagvesikal strook, ook die pre beklemtoon laag genoem, is dunner as die laag met die lug kanaal, wat frons kurwe sal buig in 'n glimlag kurwe as lug in die kanaal laag gepomp word. Maar, as die pre beklemtoon laag is dikker as die kanaal laag, sal die frons raak meer en meer uitgespreek as lug in die kanaal laag gepomp word. In ieder geval, sodra die lug toegelaat word om die kanaal laag verlaat, die materiaal breek terug na sy oorspronklike, "rus" staat.

Trouens, hierdie eenvoudige voorbeeld beskryf een van die sagte robotte geskep deur die navorsingspan, 'n vinnig bewegende sagte kruiper. Dit lyk soos 'n larwe insekte krul sy liggaam, dan spring vorentoe as dit vinnig sy gestoorde energie vrystel.

Die jellievis-bot is 'n bietjie meer ingewikkeld, met die pre beklemtoon skyf-agtige laag wat strek in vier rigtings (dink aan dit as wat oos getrek en weste gelyktydig, dan getrek noord en suid gelyktydig). Die kanaal laag is ook verskillende, bestaande uit 'n ring-agtige lug kanaal. Die eindresultaat is 'n koepel wat lyk soos 'n jellievis.

As die jellievis-bot "ontspan," het die koepel kurwes up, soos 'n vlak bak. Wanneer lug in die kanaal laag gepomp, af in die koepel vinnig kurwes, stoot uit water en vorentoe stuwend homself. In eksperimentele toetsing, die jellievis-bot het 'n gemiddelde spoed van 53,3 millimeter per sekonde. Dit is nie sleg nie, ag geneem word dat nie een van die drie jellievis spesies die navorsers ondersoek het vinniger as 'n gemiddeld van 30 millimeter per sekonde.

Laastens, het die navorsers het 'n drieledige aangrypende robot, met 'n knipoog. Die meeste gryp hang oop wanneer "ontspanne," en energie nodig om die hande op hul vrag as dit is opgehef en beweeg van punt A na punt B. Maar Yin en sy medewerkers gebruik die-pre beklemtoon lae om gryp wie se verstekposisie is gebalde skep toegesluit. Energie word benodig om die gryp oop, maar sodra hulle in posisie, die gryp terug te keer na hul "rus" modus, hou hul vrag styf.

"Die voordeel hier is dat jy nie energie om houvas op die voorwerp tydens vervoer nodig het, is dit meer doeltreffend," sê Jin.

bron: North Carolina State University. "Jellyfish-inspired soft robots can outswim their natural counterparts." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200701151712.htm>.