Meduzy inspirowane miękkie roboty mogą outswim ich naturalnych odpowiedników

„Nasza poprzednia praca koncentruje się na zapewnieniu miękkich roboty, które były inspirowane przez gepardy, a gdy roboty były bardzo szybko, wciąż miał silną wewnętrzną kręgosłupa”, mówi Jie Yin, adiunktem Inżynierii Mechanicznej i lotniczym na NC State i odpowiedniego autora z papieru na nowym miejscu pracy. „Chcieliśmy, aby całkowicie miękki robota, bez wewnętrznej kręgosłupa, który nadal wykorzystuje tę koncepcję przełączanie pomiędzy dwoma stanami stabilnymi w celu zapewnienia miękkiego robota ruch mocniej i szybciej. I jedno ze zwierząt byliśmy inspirowanych była meduza „.

Badacze stwarzał nowe miękkie robotów z dwóch połączonych warstw tego samego elastycznego polimeru. Jedna warstwa polimeru sprężane lub rozciągnięte. Druga warstwa nie jest sprężane i zawiera kanał powietrza.

„Możemy robota" flex poprzez pompowanie powietrza do warstwy kanału i kontrolować kierunek tego odginać za pomocą kontrolowania względnej grubości sprężonych warstwy”yin mówi.

Oto jak to działa. W połączeniu z trzecim stresu warstwę, zwaną warstwę pośrednią, wstępnie naprężone warstwa chce przenieść w określonym kierunku. Na przykład, możesz mieć kawałek pasa polimerowego, który został wstępnie podkreślił, pociągając go w dwóch kierunkach. Po zamocowaniu na sprężone materiał warstwy pośredniej, rezultat byłby taśmy dwuwarstwowej który chce krzywej w dół, jak brwi twarzy. Jeśli ten pasek dwuwarstwowa, zwany również wstępnie naprężone warstwa jest cieńsza niż warstwa z kanału powietrznego, które marszcząc krzywa wygnie się uśmiechniętego krzywej jak powietrze pompuje się do warstwy kanału. Jednakże, jeśli wstępnie naprężone warstwa jest grubsza niż warstwa kanałów, zmarszczka staną się bardziej wyraźne, jak powietrze pompuje się do warstwy kanału. Tak czy inaczej, gdy powietrze jest pozostawienie warstwy kanału, materiał zatrzaskami z powrotem do pierwotnego „odpoczynku” stan.

W rzeczywistości, to prosty przykład opisuje jeden z miękkimi robotów stworzonych przez zespół badawczy, szybko poruszających miękkiego robota. Przypomina larw owadów zwijają swoje ciało, a potem skacze do przodu, jak to szybko uwalnia zgromadzoną energię.

Meduzy-bot jest nieco bardziej skomplikowane, z pre-disk-jak podkreślił warstwy rozciągnięciu w czterech kierunkach (myśleć o tym, jak wyciągnął jest wschód i zachód jednocześnie, następnie był ciągnięty północ i południe jednocześnie). Warstwę kanał jest również inna, składający się z kanału powietrznego pierścieniowego podobne. Efektem końcowym jest kopuła, która wygląda jak meduzy.

Jak meduzy-bot „relaksuje,” krzywe dome up, jak płytkie miseczki. Gdy powietrze jest pompowana do warstwy kanału kopuły szybko, obniżając, wypychając wodę i wprawiania w ruch się do przodu. W badaniach doświadczalnych, meduzy robotami miały średnią prędkością 53,3 milimetrów na sekundę. To nie jest zły, biorąc pod uwagę, że żaden z trzech gatunków meduz naukowcy badanych poszło szybciej niż średnio 30 milimetrów na sekundę.

Wreszcie naukowcy stworzyli trójpasmowej chwytania robota, o skręcie. Większość chwytaki powiesić otwarty, gdy „zrelaksowany” i wymagają energii, żeby trzymać się ich ładunku, gdyż jest podnoszony i przeniósł się z punktu A do punktu B. Ale Yin i jego współpracownicy wykorzystali sprężonych warstw do tworzenia chwytaków, których pozycja domyślna jest zaciśnięta zamknąć. Energia jest potrzebna do otwarcia chwytaki, ale gdy są one w położeniu, chwytaki powrócić do trybu ich „spoczynku”, trzymając napięty cargo.

„Zaletą jest to, że nie trzeba trzymać na energię do obiektu w czasie transportu, jest to bardziej efektywne,” Yin mówi.

źródło 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>.