Kleine robots van ‘galinstan’ kunnen sneller rennen dan een (miniatuur) luipaard.

Wetenschappers van de Johannes Kepler University (JKU) hebben zachte, bestuurbare robots gemaakt die kunnen rennen, zwemmenen spring met hoge snelheden. Tijdens het testen behaalden de robots een snelheid van 70 BL/s (lichaamslengtes per seconde). Deze resultaten zijn verbluffend omdat: zelfs cheeta (Het snelste landdier op aarde) kan zelfs rennen 23 BL/sec. Maar verwacht geen absolute snelheidsrecords, want robots hebben lichamen op millimeterschaal – ook al zijn deze kleine machines waarschijnlijk de snelste zachte robots ter wereld.

Zachte robots zijn anders dan de traditionele robots die je in fabrieken, restaurants en wetenschapsbeurzen ziet. gebouwd Flexibele materialen gebruiken Net als polymeren, vormgeheugenlegeringen (deze legeringen veranderen van vorm met een verandering in temperatuur). Zachte materialen zorgen ervoor dat robots kunnen werken Op een soortgelijke manier in een levend organisme (of levend weefsel). Traditionele robots zijn daarentegen gemaakt van solide materialen zoals plastic, aluminium en metaal.

Wetenschappers proberen al heel lang om snel genoeg zachte robots te maken Werken in ruwe omgevingen Waar geen andere machines werken. Deze robots kunnen een belangrijke rol spelen in de medische wereld. Ultrasnelle robotica kunnen bijvoorbeeld invasieve methoden zoals colonoscopie vervangen. Artsen kunnen snelle zachte robotica gebruiken om te controleren op afwijkingen in lichaamsorganen (zoals de maag) die moeilijk te onderzoeken zijn met conventionele diagnostische robots.

Bouw supersnelle robots

De ultrasnelle robots zijn gemaakt met behulp van een vloeibare metaallegering genaamd galinstan. Het is samengesteld uit tin (Sn), gallium (Ga) en indium (In). Galinstan wordt niet vaak gebruikt om zachte robots te maken; Ze zijn meestal gemaakt van Silicium kunststoffen. Toen hem werd gevraagd aan de eerste auteur van het onderzoek en aan de JKU-fysicus van zachte materie, Dr. Guoyong Mao, zei hij tegen Ars Technica: “De belangrijkste eigenschap van dit materiaal is dat het lijkt op een vloeistof bij kamertemperatuur, terwijl het ook een hoge geleidbaarheid heeft, waardoor het handig voor het bouwen van zachte en vervormbare spoelen.” .”

De onderzoekers gebruikten vloeibaar metaal 3D-printtechnologie Om een ​​galinistaanse spoel te vormen. Deze 3D-geprinte spoelen werden vervolgens ingebed in elastomere omhulsels die ze bij elkaar hielden met een actuator die hun toestand controleerde. Dit resulteert in een spoelachtige zachte elektromagnetische robot (SEMR) die in staat is om snelle bediening en voortstuwing te leveren. De onderzoekers hebben de robots ook uitgerust met L-vormige of zaagtandvoeten, afhankelijk van de pilaren waar ze overheen zullen bewegen.

SEMR’s worden aangedreven door lithium-polymeerbatterijen en hun ultrasnelle beweging wordt aangedreven door elektromagnetische actuatoren (componenten die elektrische energie omzetten in mechanische energie). De actuatoren zijn magnetisch reagerende componenten, dus snel bewegende robots kunnen eenvoudig worden bestuurd met behulp van een constant magnetisch veld. Tijdens de tests konden de gekoppelde robots bewegen met een snelheid van 35 BL/s op een vliegtuig en 70 BL/s op een gevouwen 3D-oppervlak. Bovendien zwommen ze met 4,8 BL/sec wanneer ze in water werden getest. “We denken dat dit een nieuwe en veelbelovende technologie in robotica is en een groot potentieel heeft voor de toekomst. We hebben geen vergelijkbare technologie kunnen vinden, met behulp van een zacht functioneel materiaal, dat zoveel taken op zo’n hoge snelheid kan uitvoeren, ‘ zei Mao.

De toekomst van ultrasnelle robotica

De onderzoekers voerden ook snelheidstests uit met een prototype van de ongebonden zachte robots en bereikten een zwemsnelheid van 1,8 lichaamslengtes per seconde (BL/s) en een maximale loopsnelheid van 2,1 BL/s. De onderzoekers zijn nu van plan om de efficiëntie en prestaties van ongebonden robots te verbeteren.

Mao en zijn team zeggen ook dat het ontwikkelen van meer millimeterschaal SERM’s met behulp van 3D vloeibaar printen Het zou in de toekomst de weg kunnen banen voor grotere hypersnelle robots.

Er zijn verschillende soorten zachte robots. Sommigen kunnen ons helpen Verwijdering van plastic afval Vanaf de oceaan kunnen anderen ons dat laten doen warme studie Maan- en Marswoestijnen. Snelheid is een grote beperkende factor voor al deze zachte machines. De technologie achter ultrasnelle SEMR heeft het potentieel om deze limiet aan te pakken.

Natuurcommunicatie, 2022. DOI: 10.1038 / s41467-022-32123-4 (Over DOI’s)

Robindra Brahambhat is een ervaren journalist en filmmaker. Hij brengt nieuws over wetenschap en cultuur en de afgelopen vijf jaar heeft hij actief samengewerkt met enkele van de meest innovatieve persbureaus, tijdschriften en mediamerken die in verschillende delen van de wereld actief zijn.