Tıklama böceğinden ilham alan robotlar zıplamak için elastik enerji kullanır
Araştırmacılar Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign genellikle bulunan küçük alanlarda görevleri yerine getirebilen böcek boyutunda zıplayan robotlar geliştirmede önemli bir adım attı. mekanik, tarımsal ve arama ve kurtarma ayarları.
Makine bilimcisi ve mühendis Sameh Tawfick liderliğindeki yeni bir çalışma, dar alanlara sığacak kadar küçük, engellerin üzerinden manevra yapacak kadar güçlü ve bir böceğin hızlı kaçış süresine ayak uyduracak kadar hızlı, tıkırtı böceği boyutunda bir dizi robot gösteriyor.
Bulgular dergide yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. Araştırma kısmen tarafından desteklenmiştir. ABD Ulusal Bilim Vakfı makalenin yazarlarından biri olan Princeton Üniversitesi’nden Aimy Wissa’ya verilen bir hibe aracılığıyla.
Son on yılda, Illinois ve Princeton’daki araştırmacılar tıkırtı böceğinin anatomisini, mekaniğini ve evrimini incelediler. 2020’de yapılan bir araştırma, böceğin vücudunu bükmek için kasları nasıl kullandığını ve torasik menteşe adı verilen anatomik bir yapıyla depolanan elastik enerjiyi nasıl kilitlediğini gösterdi. Örneğin, bir böceğin bir yırtıcıdan kaçması gerektiğinde, menteşenin mandalını açarak vücudunun hızla bükülmesini ve vücudunun uzunluğundan kat kat fazla havaya fırlatmasını sağlar.
Tawfick, “Küçük ölçekli robot teknolojisinin en büyük zorluklarından biri, küçük ama engellerin etrafından dolaşmak veya tehlikeli ortamlardan hızla kaçmak için yeterince güçlü bir tasarım bulmaktır” dedi.
Yeni çalışmada, küçük, sarmal aktüatörler bir ışını kademeli olarak sıkıştırarak, yavaşça bükülmesine ve elastik enerjiyi depolamasına neden oluyor. Hayvanlar için kas ne ise, robotlar için de aktüatörler odur; enerjiyi mekanik kuvvete dönüştürerek hareketi sağlayan bileşenlerdir.
Hızlı burkulma adı verilen hızlı bir şekil değişikliği, depolanan enerjinin aniden serbest kalması için tetiklenir ve ışının yere keskin bir şekilde çarpmasına ve robotu yukarı doğru itmesine neden olur.
Tawfick, “Dinamik burkulma kaskadı olarak adlandırılan bu süreç, bir tıklama böceğinin anatomisine kıyasla basittir.” Dedi. “Ancak bu durumda basit iyidir çünkü bu küçük ölçekte çalışmamıza ve parçalar üretmemize olanak tanır.”
Ekip, biyolojik evrim ve matematiksel modellerin rehberliğinde, manuel müdahale olmaksızın başarılı bir şekilde atlayabilen iki konfigürasyona inerek dört cihaz varyasyonu oluşturup test etti.
Ekip, bu robotların, sorunları belirlemek için fotoğraflar çekerek türbinler ve jet motorları gibi büyük makinelerde bakım yapılmasına yardımcı olmak için dar alanlara erişmesini öngörüyor.
Tawfick, “Böcek ölçekli robotların modern tarımda yararlı olduğunu da hayal ediyoruz.” Dedi.
NSF’nin Mühendislik Müdürlüğü’nde program direktörü olan Jordan Berg, “Bu araştırmacılar, zarif ve yenilikçi mühendislik çözümleri yaratmak için doğadan ilham alıyorlar. Nispeten yavaş, kontraktil aktüatörlerin, son derece hızlı ve güçlü sıçrama hareketlerini çalıştırabildiklerini gösterdiler. küçük bir ölçekli robot.”