Вдохновленные гепардами, исследователи создают быстрых мягких роботов
Вдохновленные биомеханикой гепардов, исследователи разработали новый тип мягкого робота, способного быстрее передвигаться по твердой поверхности или в воде, чем предыдущие поколения мягких роботов. Новая мягкая робототехника также способна деликатно захватывать предметы - или с достаточной силой, чтобы поднимать тяжелые предметы.
"Гепарды - самые быстрые существа на земле, и их скорость и мощь определяются изгибанием позвоночника", - говорит Цзе Инь, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Университета Северной Каролины и автор статьи о новых мягких роботах.
"Мы были вдохновлены гепардом, чтобы создать тип мягкого робота, который имеет пружинный, "бистабильный" позвоночник, что означает, что робот имеет два стабильных состояния", - говорит Инь.
"Мы можем быстро переключаться между этими стабильными состояниями, закачивая воздух в каналы, которые выравнивают мягкий силиконовый робот. Переключение между двумя состояниями высвобождает значительное количество энергии, что позволяет роботу быстро приложить силу к Земле."
"Предыдущие мягкие роботы были гусеницами, постоянно находящимися в контакте с землей. Это ограничивает их скорость".
Самые быстрые мягкие роботы до сих пор могли двигаться со скоростью до 0,8 длины тела в секунду на плоских, твердых поверхностях. Новый класс мягких роботов, которые называются "использование упругих неустойчивостей для усиления производительности" (LEAP), способны достигать скорости до 2,7 длины тела в секунду – более чем в три раза быстрее – при низкой частоте срабатывания около 3 Гц. Эти новые роботы также способны подниматься по крутым склонам, что может быть сложным или невозможным для мягких роботов, которые оказывают меньшую силу на землю.
Эти «скачущие» роботы LEAP имеют длину около 7 сантиметров и весят около 45 граммов.
Исследователи также продемонстрировали, что конструкция LEAP может улучшить скорость плавания для мягких роботов. Прикрепив плавник, а не ноги, робот LEAP смог плавать со скоростью 0,78 тела в секунду, по сравнению с 0,7 тела в секунду для предыдущего самого быстрого плавательного мягкого робота.
"Мы также продемонстрировали использование нескольких мягких роботов, работающих вместе, как щипцы, для захвата предметов", - говорит Инь. "Настроив силу, прилагаемую роботами, мы смогли поднимать такие деликатные предметы, как яйцо, а также предметы весом 10 и более килограммов".
Исследователи отмечают, что эта работа служит подтверждением концепции и с оптимизмом смотрит на то, что они могут изменить дизайн, чтобы роботы LEAP стали еще быстрее и мощнее.