robôs suaves de inspiração Medusa pode outswim suas contrapartes naturais

"Nosso trabalho anterior focado em fazer robôs moles que foram inspirados por chitas, e enquanto os robôs eram muito rápido, eles ainda tinha uma espinha interna rígida", diz Jie Yin, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial no estado do NC e autor correspondente de um artigo sobre o novo trabalho. "Nós queríamos fazer um robô completamente suave, sem uma espinha interior, que ainda utilizou esse conceito de transferência entre dois estados estáveis, a fim de fazer o movimento robô macio mais poderosa, e mais rapidamente. E um dos animais que foram inspirados por foi a água-viva."

Os investigadores criado seus novos robôs suaves a partir de duas camadas ligadas do mesmo polímero elástico. Uma camada de polímero foi pré-esforçado, ou esticado. Uma segunda camada não foi pré-esforçado e continha um canal de ar.

"Podemos fazer o robô 'Flex' bombeando ar para dentro da camada de canal, e que controla a direcção do cabo flexível que por controlo da espessura relativa da camada de pré-esforçado", diz Yin.

Veja como ele funciona. Quando combinado com uma terceira camada livre de stress, chamado de uma camada intermédia, a camada de pré-esforçado quer para se mover numa direcção particular. Por exemplo, você pode ter um pedaço de fita polimérica que foi pré-esforçado, puxando-a em duas direções. Depois de fixar o material pré-esforçado para a camada intermédia, o resultado final seria uma tira de camada dupla que quer curva para baixo, como uma cara franzindo a testa. Se esta tira de duas camadas, também chamada a camada de pré-esforçado, é mais fina do que a camada com o canal de ar, que frowning curva vai dobrar numa curva de sorriso como o ar é bombeado para a camada de canal. No entanto, se a camada de pré-esforçado é mais espessa do que a camada de canal, o cenho irá tornar-se mais e mais pronunciado quanto o ar é bombeado para a camada de canal. De qualquer maneira, uma vez que o ar é permitido deixar a camada de canal, as pressões material de volta à sua orientação original, de "repouso" estado.

Na verdade, este exemplo simples descreve um dos robôs moles criadas pela equipe de pesquisa, um rastreador suave de movimento rápido. Assemelha-se a uma larva de inseto enrolando seu corpo, em seguida, pulando para a frente como ele rapidamente libera sua energia armazenada.

A medusa-bot é um pouco mais complicado, com o pré-esforçado com formato de disco camada ser esticado em quatro direcções (pensar-lo como sendo puxada a leste e oeste norte simultaneamente, em seguida, ser puxado e sul simultaneamente). A camada de canal é também diferente, que consiste de um canal de ar em forma de anel. O resultado final é uma cúpula que se parece com uma água-viva.

Como a água-viva-bot "relaxa", as curvas de cúpula para cima, como uma tigela rasa. Quando o ar é bombeado para a camada de canal, a cúpula rapidamente curvas para baixo, empurrando para fora de água e levando-se para a frente. Nos ensaios experimentais, a medusa-bot tinha uma velocidade média de 53,3 milímetros por segundo. Isso não é ruim, considerando que nenhuma das três espécies de medusas Os pesquisadores examinaram foi mais rápido do que uma média de 30 milímetros por segundo.

Por último, os pesquisadores criaram um robô emocionante de três pinos, com uma torção. A maioria das garras de pendurar aberta quando "relaxado", e requerem energia para manter o seu cargo como é levantada e movida a partir do ponto A ao ponto B. Mas Yin e seus colaboradores usaram as camadas pré-esforçado para criar garras cuja posição padrão está fechada fechar. Energia é necessária para abrir as garras, mas uma vez que eles estão em posição, as pinças regressar ao seu modo de "descanso", segurando sua apertada carga.

"A vantagem aqui é que você não precisa de energia para segurar o objeto durante o transporte, é mais eficiente", diz Yin.

fonte: 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>.