06/11/2023
Door Ad Spijkers
De van vorm veranderende robot van University of Colorado Boulder is nog een stuk kleiner geworden.
Technici van de universiteit ontwikkelden mClari, een 2 cm lange modulaire, door een spin geïnspireerde robot. Het apparaatje kan passief van vorm veranderen om zich in meerdere richtingen door nauwe openingen te wurmen. Hij weegt minder dan 1 g, maar kan als extra lading meer dan drie keer zijn lichaamsgewicht dragen.
Nog kleiner
De minirobot is een verbetering ten opzichte van de vorige miniatuur van vorm veranderende robot van het team (Clari) door hem kleiner en sneller te maken. De robot kan vakkundig manoeuvreren in rommelige omgevingen door over te schakelen van vooruit rennen naar zijwaarts rennen. Dat doet hij niet door te draaien maar door van vorm te veranderen, waardoor hij de potentie heeft om eerstehulp verleners te helpen na grote rampen.
Het onderzoek brengt de wetenschappers een stap dichter bij het realiseren van robots op insectenschaal. Deze moeten naadloos kunnen bewegen in natuurlijke terreinen die vergelijkbaar zijn met die van hun dierlijke tegenhangers. Het gebeurt grotendeels door het aanpassingsvermogen van een zachte robot te combineren met de behendigheid van een starre robot.
De nieuwste versie is 60% in lengte en 38% in massa verkleind, terwijl 80% van het bedieningsvermogen behouden blijft ten opzichte van zijn voorganger. De robot is ook ruim drie keer zo snel als zijn voorganger en haalt loopsnelheden van 60 mm/s, oftewel drie keer zijn lichaamslengtes per seconde. Bovendien kan de robot, net als Clari, zich in verschillende vormen voortbewegen en op meerdere frequenties rennen met behulp van meerdere gangen.
Origami
Deze nieuwe doorbraak op het gebied van miniaturisatie wordt mogelijk gemaakt door de op origami gebaseerde ontwerp- en laminaatfabricagetechniek die de onderzoekers eerder gebruikten om een robot te maken genaamd Hamr-Jr. Met behulp van deze nieuwe aanpak kunnen ze hun ontwerp verkleinen (of vergroten) zonder in te boeten aan mechanische behendigheid. Dergelijke robots komen hiermee qua omvang dichter bij de behoeften van toepassingen in de echte wereld. Dat omvat het inspecteren en onderhouden van waardevolle objecten zoals straalmotoren.
Aanvankelijk waren de onderzoekers geïnteresseerd in het bouwen van grotere robots. Maar allengst raakten ze geïnteresseerd in het bouwen van bio-geïnspireerde robots op insectenschaal. Aangezien deze robots kunnen vervormen, zijn nog steeds iets grotere maten mogelijk. Een iets grotere robot kan meer gewicht dragen, meer sensoren bevatten, heeft een langere levensduur en is stabieler. Maar als het nodig is, kun hij ergens doorheen glippen en in die specifieke gaten duiken, zoals de toegangspoorten voor inspecties in een straalmotor.
Concepten uit biologie
Het onderzoeksteam bestudeert concepten uit de biologie en past deze toe op het ontwerp van real-world technische systemen. In zijn laboratorium zijn robots te vinden die zijn gemodelleerd naar de lichaamsmorfologie van verschillende geleedpotigen, waaronder kakkerlakken en spinnen.
De onderzoekers zijn fundamenteel geïnteresseerd in het begrijpen waarom dieren zijn zoals ze zijn en bewegen zoals ze doen. Ze zijn ook benieuwd hoe ze bio-geïnspireerde robots kunnen bouwen die in sociale behoeften kunnen voorzien, zoals zoek- en reddingsacties, milieubewaking of zelfs tijdens operaties.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Heiko Kabutz