09/03/2022
Door Ad Spijkers
Wetenschappers aan de University of Pittsburgh creëren op insecten geïnspireerde robots die moeilijk bereikbare plekken kunnen bewaken.
Insecten kunnen door de kleinste scheurtjes knijpen, passen precies in krappe ruimtes en overleven in barre omgevingen. Er zijn niet veel ruimtes waar een insect niet kan komen. Daarom hebben onderzoekers van de University of Pittsburgh minuscule, op insecten geïnspireerde robots gemaakt. Ze kunnen taken uitvoeren in moeilijk bereikbare ruimtes en onherbergzame omgevingen.
Robotinsecten
De robots kunnen worden gebruikt om toegang te krijgen tot besloten ruimtes voor beeldvorming of milieu-evaluatie, om watermonsters te nemen of structurele evaluaties uit te voeren. Overal waar een mens toegang wilt hebben tot besloten plaatsen - waar een insecten kan komen maar een persoon niet - kunnen deze machientjes nuttig zijn.
Voor levende wezens onder een bepaalde grootte – zoals valkaakmieren, bidsprinkhaangarnalen en vlooien kost het springen over een oppervlak minder energie dan kruipen. Die impulsieve bewegingen werden nagebootst in de robots, die zijn gemaakt van een polymere kunstmatige spier.
Ze zijn vergelijkbaar met het laden van een pijl in een boog en deze af te schieten. De robots klikken vast om energie op te bouwen en geven deze vervolgens in een impulsieve uitbarsting af om naar voren te springen. Gewoonlijk gebeurt de activering in kunstmatige spieren, maar die werken vrij traag. De onderzoekers waren gefascineerd door de vraag: hoe vinden we een geschikte kunstmatige spier en hoe gebruiken we deze om een springbeweging te genereren in plaats van een langzame activering?
Samenspel
Het antwoord lag in het samenspel van moleculaire ordening en geometrie. De gebogen composietvorm van de polymeerspier stelt hem in staat energie op te bouwen wanneer hij wordt aangedreven. De manier waarop de moleculen in de spier zijn uitgelijnd, is geïnspireerd door de natuurlijke wereld, waar hun gecombineerde activering energie in de structuur bouwt. Dit wordt bereikt met slechts een paar volt elektriciteit.
Dankzij de veelzijdige beweging en lichtgewicht constructie kunnen de robots, die ongeveer zo groot zijn als een krekel, net zo gemakkelijk over bewegende oppervlakken als zand bewegen als over harde oppervlakken, en zelfs over water springen.
Foto: University of Pittsburgh, The Shankar Research Group