robots blandos medusas de inspiración pueden nadar más rápido que sus contrapartes naturales

"Nuestro trabajo previo centrado en la fabricación de robots blandos que fueron inspiradas por guepardos, y mientras los robots eran muy rápido, que todavía tenía una columna vertebral interno rígido," dice Jie Yin, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State y autor correspondientes de un documento sobre el nuevo trabajo. "Quisimos hacer un robot completamente suave, sin una columna vertebral interno, que todavía utiliza ese concepto de conmutación entre dos estados estables con el fin de hacer que el robot se mueva suave con más fuerza y ​​más rápidamente. Y uno de los animales que fueron inspirados por era la medusa ".

Los investigadores crearon sus nuevos robots suaves a partir de dos capas unidas de la misma polímero elástico. fue pre-subrayó Una capa de polímero, o estirado. Una segunda capa no fue pre-tensionado y contenía un canal de aire.

"Podemos hacer que el robot 'flex' mediante el bombeo de aire en la capa de canal, y controlar la dirección de la flexión que controlando el espesor relativo de la capa pre-tensado", dice Yin.

Así es como funciona. Cuando se combina con una tercera capa libre de estrés, llamado una capa intermedia, la capa de pre-tensado quiere moverse en una dirección particular. Por ejemplo, es posible que tenga un pedazo de tira polimérica que ha sido pre-tensado tirando de él en dos direcciones. Después de unir el material de pre-tensado a la capa intermedia, el resultado final sería una tira de dos capas que quiere curva hacia abajo, como un rostro con el ceño fruncido. Si esta tira bicapa, también llamada la capa de pre-recalcado, es más delgada que la capa con el canal de aire, que con el ceño fruncido curva se dobla en una curva sonriendo mientras se bombea aire en la capa de canal. Sin embargo, si la capa de pre-tensado es más gruesa que la capa de canal, el ceño fruncido se hará más y más pronunciado como se bombea aire en la capa de canal. De cualquier manera, una vez que se permite que el aire a salir de la capa de canal, los broches de presión de material de vuelta a su original, de "reposo" estado.

De hecho, este sencillo ejemplo describe uno de los robots suaves creadas por el equipo de investigación, un rastreador suave de movimiento rápido. Se asemeja a una larvas de insectos que se encrespa su cuerpo, luego saltando hacia adelante, ya que libera rápidamente su energía almacenada.

La medusa-bot es un poco más complicado, con el pre-tensado en forma de disco de capa que se estira en cuatro direcciones (pensar en él como ser tirado este y el oeste de forma simultánea, a continuación, se sacó el norte y sur al mismo tiempo). La capa de canal es también diferente, que consiste en un canal de aire en forma de anillo. El resultado final es una cúpula que parece una medusa.

Como la medusa-bot "relaja", las curvas de cúpula, como un recipiente poco profundo. Cuando el aire se bombea en la capa de canal, la cúpula rápidamente curva hacia abajo, empujando el agua y la propulsión hacia adelante en sí. En la prueba experimental, la medusa-bot tenía una velocidad media de 53,3 milímetros por segundo. Eso no está mal, teniendo en cuenta que ninguna de las tres especies de medusas los investigadores examinaron fue más rápido que un promedio de 30 milímetros por segundo.

Por último, los investigadores crearon un robot de agarre de tres puntas, con un toque. La mayoría de las pinzas de colgar abierta cuando "relajado", y requieren de energía para mantener su carga, ya que se levantó y se trasladó desde el punto A al punto B. Pero Yin y sus colaboradores utilizaron las capas pretensados ​​para crear pinzas cuya posición por defecto está cerrado cerrar. La energía se requiere para abrir las pinzas, pero una vez que están en posición, las pinzas regresar a su modo de "reposo", sosteniendo su apretada carga.

"La ventaja aquí es que usted no necesita energía para mantenerse en el objeto durante el transporte, es más eficiente", dice Yin.