19/08/2024
Door Ad Spijkers
De filmballon (FiBa) soft robots combineert lichtgewicht, ongebonden werking met biomimetische voortbeweging mogelijk.
Wetenschappers uit Singapore en Australië hebben vorderingen gemaakt op het gebied van soft robotica. Hun filmballon (FiBa) soft robots komt voort uit een nieuwe fabricageaanpak die lichtgewicht, ongebonden werking met geavanceerde biomimetische voortbewegingsmogelijkheden mogelijk maakt. De onderzoekers zijn verbonden aan de Singapore University of Technology and Design (SUTD), de National University of Singapore (NUS) en Queensland University of Technology (QUT) in Brisbane
Filmballonnen
De kerninnovatie voor deze robots betreft de ontwikkeling van FiBa-modules. Deze combineren transversaal gebogen dunne polymeerfilms met driedimensionale geprinte pneumatische ballonnen. Deze combinatie vermindert het gewicht van soft actuatoren aanzienlijk. De FiBa-modules dienen als bouwstenen voor het creëren van soft robots die een breed scala aan natuurlijke bewegingen kunnen nabootsen.
Robots die met behulp van de FiBa-modules zijn samengesteld, kunnen verschillende natuurlijke bewegingen nabootsen. Hieronder vallen kruipen (geïnspireerd door schildpadden), klimmen (geïnspireerd door vlinderlarven), hangen (geïnspireerd door vleermuizen) en vliegen (geïnspireerd door lieveheersbeestjes). Deze manieren van voortbeweging tonen de veelzijdigheid en het potentieel van de FiBa-modules in talloze toepassingen en hun vermogen om te werken in uiteenlopende en uitdagende omgevingen.
Gebruik
De ontwikkeling van FiBa-modules pakt een grote uitdagingen op het gebied van zachte robotica aan: robots loskoppelen van elektrische of pneumatische energiebronnen. Door het gewicht van zachte actuatoren te verminderen, hebben de onderzoekers de integratie van componenten zoals pompen, kleppen, batterijen en besturingsprints mogelijk gemaakt. Dit maakt de weg vrij voor volledig autonome zachte robots en verbetert de operationele mogelijkheden en potentiële toepassingen van zachte robots.
Door hun mogelijkheden zouden de robots kunnen werken in uiteenlopende en uitdagende omgevingen die voorheen ontoegankelijk waren voor traditionele stijve robots, zoals rampgebieden, oneffen terreinen en delicate biologische omgevingen.
Ontwerp
Het lichtgewicht ontwerp van FiBa-modules verhoogt de energie-efficiëntie en operationele periodes, wat voordelig is voor ruimteverkenning en zoek- en reddingsoperaties. De aanpasbaarheid en aanpasbaarheid maken ze geschikt voor verschillende sectoren, waaronder industrie, gezondheidszorg en landbouw.
De onderzoekers haalden inspiratie uit de transversale kromming in een meetlint. Het vermogen om terug te keren naar zijn oorspronkelijke positie dankzij de transversale kromming gaf de inspiratie voor de filmballonnen. De FiBa-modules bieden een nieuwe tool voor het ontwerpen en aanpassen van lichtgewicht zachte robots met geavanceerde functionaliteiten. Dit biedt potentieel om de manier waarop robotontwerpen worden benaderd, te transformeren. Dit geldt met name voor toepassingen in uitdagende omgevingen waar traditionele stijve robots tekortschieten.
Een bijzondere optie is de ontwikkeling van luchtrobots die autonoom hun vleugels kunnen uitvouwen, geïnspireerd op de vluchtmechanica van lieveheersbeestjes. Deze innovatie maakt compact transport en inzet in beperkte ruimtes mogelijk, gevolgd door autonoom uitvouwen van de vleugels voor de vlucht. Deze mogelijkheid is een belangrijke vooruitgang in luchtrobotica. Deze mogelijkheid verbetert de operationele flexibiliteit van luchtrobots en opent nieuwe mogelijkheden voor inzet in uitdagende omgevingen zoals rampgebieden en afgelegen locaties.
Foto: SUTD