Плуващият робот изпълнява пеперуда, за да се движи с несравнима скорост

Учените редовно черпят идеи от естествения свят в опит да подобрят работата на роботите, а когато става въпрос за меки роботи, които плуват, движението в океана е богат източник на вдъхновение. Последното творение, което се появява в това пространство, е мек робот, моделиран на манта, който имитира бътерфлай при хората, за да се движи през водата с несравнима скорост.

Медузи, костенурки, риба тон и много други морски същества са вдъхновили меките роботи, които предоставят различни възможности на водната среда, но учени от държавния университет на Северна Каролина (Северна Каролина) са подходили към работата си с необходимост от бързина.

„Към днешна дата плуващите меки роботи не са били в състояние да плуват по-бързо от една дължина на тялото в секунда, но морските животни – като манта – са способни да плуват много по-бързо и много по-ефективно“, казва Джие Ин, автор на изследването и доцент по механично и космическо инженерство в NC State. „Искахме да използваме биомеханиката на тези животни, за да видим дали можем да разработим по-бързи, по-енергийно ефективни меки роботи. Прототипите, които разработихме, работят изключително добре.“

Виждали сме меки роботи, моделирани на скат манта и преди, като някои използват механизми за пляскане, за да имитират тяхното ефективно задвижване, а други разчитат на пасивни системи с гъвкави перки, за да се движат по-естествено с водата. Екипът на NC State всъщност изгради две версии на своя робот, като и двете са проектирани около меко силиконово тяло, което може да се надува и изпуска с превключвател.

Докато го прави, крилата, прикрепени към надуваемото тяло, превключват между две стабилни състояния по начин, който учените оприличават на това как щипка за коса щраква между отворена и затворена, когато към нея се приложи достатъчно енергия. Докато тялото се надува и изпуска, крилата щракат напред-назад, за да генерират задвижване по начин, който според изследователите е подобен на начина, по който се движат ръцете на човек по време на бътерфлай.

„Повечето предишни опити за разработване на махащи роботи са фокусирани върху използването на двигатели за осигуряване на захранване директно към крилата“, казва Ин. „Нашият подход използва бистабилни крила, които се задвижват пасивно чрез преместване на централното тяло. Това е важна разлика, защото позволява опростен дизайн, който намалява теглото.“

По-бързата версия на „пеперудения бот“ използва мекото тяло като единична задвижваща единица, контролирайки двете крила едновременно за максимална скорост. Това му позволява да пътува със средно 3,74 дължини на тялото в секунда, около четири пъти по-бързо от това, което преди беше възможно за меки плуващи роботи, според екипа. Втори робот, създаден за маневреност, използва две задвижващи единици за управление на всяко крило, което му позволява да прави тесни завои. Тази по-гъвкава версия обаче все още можеше да пътува с 1,7 дължини на тялото в секунда.

„Тази работа е вълнуващо доказателство за концепцията, но има ограничения“, казва Ин. „Най-очевидно е, че настоящите прототипи са свързани с тънка тръба, която използваме, за да изпомпваме въздух в централните тела. В момента работим по разработването на необвързана, автономна версия.“

Можете да видите роботите в действие във видеото по-долу, докато изследването е публикувано в списанието Научен напредък.

източник: Държавен университет на Северна Каролина