Inspiriert von Geparden, Forscher bauen schnellsten weichen Roboter noch

„Cheetahs die schnellsten Tiere an Land sind, und sie leiten ihre Geschwindigkeit und Kraft aus dem Verbiegen ihrer Stacheln“, sagt Jie Yin, ein Assistent Professor für mechanische und Raumfahrttechnik an der North Carolina State University und korrespondierender Autor eines Papiers auf dem neuen Soft-Roboter.

„Wir von der Gepard inspiriert waren eine Art weichen Roboter zu schaffen, die eine federbetriebene hat,‚bistabile‘Wirbelsäule, was bedeutet, dass der Roboter zwei stabile Zustände hat“, sagt Yin. „Wir können schnell zwischen diesen stabilen Zuständen umschalten, indem Luft in die Kanäle gepumpt, der die weiche, Silikon- robot auskleiden. Das Umschalten zwischen den beiden Zuständen Mitteilungen eine erhebliche Menge an Energie, so dass der Roboter schnell üben Kraft auf den Boden. Dies ermöglicht es dem Roboter zu Galopp über die Oberfläche, was bedeutet, dass ihre Füße den Boden verlassen.

„Zurück weiche Roboter waren Crawlern, noch in Kontakt mit dem Boden zu allen Zeiten. Diese ihre Geschwindigkeit begrenzt.“

Die schnellsten weichen Roboter, bis jetzt konnte mit Drehzahlen von bis zu 0,8 Körperlängen pro Sekunde auf ebenen, festen Oberflächen bewegen. Die neue Klasse von weichen Robotern, die „Hebelwirkung Elastic Instabilitäten für Amplified Performance“ (LEAP) genannt werden, ist in der Lage Geschwindigkeiten von bis zu 2,7 Körperlängen pro Sekunde zu erreichen, mehr als dreimal so schnell, bei einer niedrigen Ansteuerfrequenz von etwa 3 Hz . Diese neuen Roboter sind auch in der Lage läuft von steilen Anstiegen, die herausfordernd sein kann oder unmöglich für weiche Roboter, die üben weniger Kraft auf den Boden.

Diese „im Galopp“ LEAP-Roboter sind etwa 7 Zentimeter lang und wiegen etwa 45 Gramm.

Die Forscher auch gezeigt, dass das LEAP-Design Schwimmgeschwindigkeiten für weiche Roboter verbessern könnte. Anbringen eine Flosse, anstatt Füße, war ein LEAP-Roboter mit einer Geschwindigkeit von 0,78 Körperlängen pro Sekunde schwimmen konnte, im Vergleich zu 0,7 Körperlängen pro Sekunde für den vorherigen schnellste Schwimmen programmierbaren Roboter.

„Wir haben auch die Verwendung von mehreren weichen Roboter demonstriert zusammenarbeiten, wie Zangen, zu greifen Objekte“, sagt Yin. „Durch die Kraft Abstimmung durch die Roboter ausgeübt, waren wir zu heben Objekte so zart wie ein Ei kann, sowie Gegenstände mit einem Gewicht von 10 kg oder mehr.“

Die Forscher merken, dass diese Arbeit als Proof of Concept dient, und sind zuversichtlich, dass sie das Design ändern können, um LEAP Roboter zu machen, die noch schneller und leistungsfähiger.

„Potenzielle Anwendungen sind Such- und Rettungstechniken, bei denen die Geschwindigkeit wesentlich ist und der industriellen Fertigung Robotik“, sagt Yin. „Zum Beispiel Produktionslinie Robotik vorstellen, die schneller sind, aber in der Lage noch zerbrechliche Gegenstände zu verarbeiten.

„Wir sind offen mit dem privaten Sektor, um die Feinabstimmung Möglichkeiten, um die Zusammenarbeit sie diese Technologie in ihren Betrieb aufnehmen kann.“

Die Arbeit wurde mit Unterstützung der National Science Foundation unter Zuschüssen 2010717 und 2005374 getan.