26/07/2021
Door Ad Spijkers
Onderzoekers aan Colorado University bouwen hydraulisch bewegende origami-achtige figuren.
Stelt u zich voor dat u je een boek met natuurfoto's opent en een caleidoscoop van sierlijke vlinders uit de pagina ziet fladderen. Dergelijke fantasievolle verhalenboeken zijn misschien binnenkort mogelijk dankzij het werk van onderzoekers van Colorado University in Boulder. De groep put uit nieuwe ontwikkelingen op het gebied van zachte robotica om van vorm veranderende objecten te ontwikkelen die flinterdun, snel bewegend en bijna volledig stil zijn.
Tot de vroege creaties van de onderzoekers, die ze Electriflow hebben genoemd, behoren origami kraanvogels die hun nek kunnen buigen, bloembladen die met een druk op de knop wiebelen en fladderende insecten.
Kunstmatige spieren
De Electriflow-ontwerpen hebben geen motoren of andere traditionele machineonderdelen nodig om tot leven te komen, waardoor ze zacht aanvoelen, net als echte vlinders. Ze zijn geïnspireerd op een klasse van kunstmatige spieren die commercieel verkrijgbaar zijn bij Artimus Robotics.
Dit bedrijf maakt gebruik van hydraulisch versterkte zelfherstellende elektrostatische (HASEL) actuatoren. In tegenstelling tot traditionele robotonderdelen, die vaak van onbuigzaam metaal zijn gemaakt, halen deze actuators hun kracht uit vloeistoffen. De actuatoren vertrouwen op elektrostatische krachten om olie rond te duwen in verzegelde kunststof zakjes. Denk hierbij hoe de vorm van een tube ketchup verandert als u in één kant knijpt.
Een van de belangrijkste voordelen van deze actuatoren is dat ze veelzijdig zijn. Het zijn buidels, maar afhankelijk van de vorm van die buidel zijn verschillende soorten beweging te genereren. Ze bootsen daarmee de natuurlijke wereld na waarin allerlei soorten organismen van vorm veranderen om roofdieren weg te jagen en prooien te vangen.
Vleugelkleppen
De onderzoekers vroegen zich af of ze hetzelfde concept kon gebruiken als Artimus Robotics, of olie die in zakjes beweegt. Ze wilden niet alleen nieuwe robots bouwen, maar ook zachte, beweegbare kunstwerken ontwerpen.
Electriflow maakt gebruik van verschillende buidelvormen om origami-achtige vouwen in platte kunststof vellen te maken. De insecten kunnen hun vleugels slaan met een frequentie tot ongeveer 25 slagen per seconde - sneller dan de meeste echte vlinders en vergelijkbaar met sommige snellere motten.
De onderzoekers hopen dat kunstenaars en ontwerpers de tools zullen gebruiken die het team heeft ontwikkeld om grenzen te verleggen. Zo kunt u denken aan origami-dieren die zichzelf in verschillende vormen kunnen vouwen van een plat vel kunststof, of stripfiguren die rennen en springen in de pagina's van boeken.
Er zijn veel verschillende geometrieën waarmee de onderzoekers kunnen spelen. Voor nu zijn ze blij om te zien hoe de kunstmatige vlinders vliegen.
Foto: University of Colorado, Purnendu