Vertikale Wände erklimmen und sogar von der Decke hängen: Insekten haben eine unglaubliche Fähigkeit auf eine Weise zu manövrieren, die für größere Säugetiere unmöglich ist. Jetzt lassen sich Wissenschaftler der Universität Berkeley von dieser Tierklasse inspirieren, um einen schnellen, agilen, winzigen Roboter zu entwerfen.
Die Ingenieure hatten bereits einen winzigen Roboter entworfen, der sich sehr schnell bewegen konnte – mit bis zu 20 Körperlängen pro Sekunde oder 1,5 Meilen pro Stunde –, aber sie wollten ihn auch agiler machen. Sie untersuchten also die Fußsohlen von Klettertieren und schufen ein ähnliches System, das das Prinzip der elektrostatischen Adhäsion nutzte. Hierbei handelt es sich um den elektrostatischen Effekt, der entsteht, wenn zwei Oberflächen einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, und der es dem Roboter ermöglicht, schwierige Hindernisse zu überwinden.
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Darüber hinaus macht das System den Roboter auch wendiger. Der Roboter besteht aus Schichten eines Materials, das sich verbiegt, wenn es einem elektrischen Feld ausgesetzt wird Durch das Hinzufügen von zwei Fußpolstern, die auf die angelegte Spannung reagieren, kann sich der Roboter schnell um das „gelöste“ Problem drehen. Fuß. Das bedeutet, dass sich der Roboter superschnell drehen kann und so an die Manövrierfähigkeiten eines echten Insekts herankommt.
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„Unser ursprünglicher Roboter konnte sich sehr, sehr schnell bewegen, aber wir konnten nicht wirklich kontrollieren, ob der Roboter nach links oder rechts ging, und das geschah oft „Bewegen Sie sich zufällig, denn wenn es einen kleinen Unterschied im Herstellungsprozess gäbe – wenn der Roboter nicht symmetrisch wäre –, würde er zur Seite ausweichen.“ sagte Liwei Lin, Professor für Maschinenbau an der UC Berkeley. „Bei dieser Arbeit bestand die größte Innovation darin, diese Fußpolster hinzuzufügen, die es ihm ermöglichen, sehr, sehr schnelle Kurven zu fahren.“
Im folgenden Video können Sie sehen, wie der Roboter durch ein Lego-Labyrinth huscht:
Ein insektengroßer Roboter löst ein Lego-Labyrinth in Sekundenschnelle
Die Fußpolster ermöglichen es den Robotern außerdem, ihren Weg auf eine agile Art und Weise dramatisch anzupassen, vergleichbar mit einem Geparden:
Der insektengroße Roboter hat die Beweglichkeit eines Geparden
Letztendlich könnten Roboter wie dieser dazu verwendet werden, sich bei Such- und Rettungseinsätzen in gefährliche Bereiche vorzuwagen oder in andere gefährliche Umgebungen einzudringen, beispielsweise zur Untersuchung von Gaslecks. Ein Vorteil der geringen Größe besteht darin, dass der Roboter erhebliche Quetschkräfte überstehen kann. Die Forscher sagen, dass es aufgrund seines Designs sogar den Tritt eines 120 Pfund schweren Menschen überstehen könnte.
„Eine der größten Herausforderungen besteht heute darin, kleinere Roboter herzustellen, die die Leistung und Kontrolle größerer Roboter beibehalten“, sagte Lin. „Bei größeren Robotern kann man problemlos eine große Batterie und ein Steuerungssystem einbauen. Wenn man jedoch versucht, alles auf einen immer kleineren Maßstab zu verkleinern, wird es für den Roboter schwierig, das Gewicht dieser Elemente zu tragen, und der Roboter bewegt sich im Allgemeinen sehr langsam. Unser Roboter ist sehr schnell, ziemlich stark und benötigt sehr wenig Strom, sodass er Sensoren und Elektronik transportieren und gleichzeitig eine Batterie transportieren kann.“
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