Ein Team von Ingenieuren hat weiche Roboter erfunden, die von Quallen inspiriert sind, die in der Lage sind, ihre echten Cousins im Meer zu überschwemmen, so a neues Papier in der Zeitschrift veröffentlicht Advanced Materials Technologies .
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Von Quallen inspirierte weiche Roboter schwimmen schneller
Die weichen Quallen-Bots wurden gemeinsam von Forschern der North Carolina State University und der Temple University entwickelt und verwenden eine Technik, bei der vorgespannte Polymere verwendet werden, die die sprichwörtlichen Hände der Pseudo-Quallen stärken.
"Unsere früheren Arbeiten konzentrierten sich auf die Herstellung von weichen Robotern, die von Geparden inspiriert waren - und obwohl die Roboter sehr schnell waren, hatten sie immer noch eine steife innere Wirbelsäule", sagte Jie Yin, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau am NC Statekorrespondierender Autor des neuen Papiers: "Wir wollten einen vollständig weichen Roboter ohne innere Wirbelsäule herstellen, der immer noch dieses Konzept des Umschaltens zwischen zwei stabilen Zuständen nutzt, um den weichen Roboter stärker und schneller bewegen zu lassen. Und einenVon den Tieren, von denen wir inspiriert wurden, waren die Quallen. "
Gemeinsam erfanden die Forscher ihre neuen weichen Roboter aus zwei miteinander verbundenen Schichten identischen elastischen Polymers. Die erste Schicht war vorgespannt oder gedehnt, die zweite nicht und enthielt einen Luftkanal.
"Wir können den Roboter" biegen "lassen, indem wir Luft in die Kanalschicht pumpen, und wir steuern die Richtung dieser Biegung, indem wir die relative Dicke der vorgespannten Schicht steuern", fügte Yin hinzu.
Technische Quallenroboter
Wenn die vorgespannte Schicht mit einer dritten spannungsfreien Schicht als Zwischenschicht bezeichnet kombiniert wird, versucht sie, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen. Wenn wir beispielsweise einen polymetrischen Streifen nehmen - vorgespannt, indem sie in zwei Teile gezogen wirdRichtungen - und befestigen Sie es an der Zwischenschicht, das Ergebnis ist ein Doppelschichtstreifen mit einer Abwärtskurve ein Stirnrunzeln.
Wenn der Doppelschichtstreifen - der auch als vorgespannte Schicht bezeichnet wird - dünner als die Luftkanalschicht ist, wird die "Stirnrunzeln" -Kurve zu einer lächelnden Kurve gebogen, während Luft in die Kanalschicht gepumpt wird-gestresste Schicht ist dicker als die Kanalschicht, die sogenannte Stirnrunzeln wird immer extremer, wenn Luft über eine Pumpe in die Kanalschicht gelangt.
Lächeln oder Stirnrunzeln, sobald die Luft die Kanalschicht verlässt, kehrt das Material in einen "Ruhezustand" der Gleichgültigkeit zurück.
Das obige Video zeigt den Quallenbot in Aktion, zusätzlich zu einem Krabbelroboter mit kratzender Klaue - beide verwenden die vorgespannte Technik. entsprechend zu phys.org.
Quallen-Bots sind schnell, aber etwas kompliziert
Quallen-Bots funktionieren ähnlich - ähnlich wie Larven-Insekten ihren Körper kräuseln, bevor sie mit freigesetzter Energie nach vorne springen.
Quallen-Bots sind jedoch etwas komplizierter - die vorgespannte scheibenförmige Schicht wird in satte vier Richtungen gedehnt. Außerdem ist die Kanalschicht unterschiedlich und besteht aus einem Luftkanal in Form eines RingsErgebnis ist eine neuartige Kuppel, die a ähnelt echte Quallen .
Wenn sich der Quallenbot "entspannt", krümmt sich die Kuppel wie eine kleine Schüssel. Wenn jedoch Luft in die Kanalschicht zurückgepumpt wird, krümmt sich die Kuppel schnell nach unten, drückt Wasser heraus und treibt die gesamte Vorrichtung im Ozean vorwärts.
Experimentelle Tests ergaben, dass der Quallenbot beeindruckende 53,3 Millimeter pro Sekunde erreicht. Relativ zu a tatsächliche Quallen Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 Millimetern pro Sekunde, dies ist ein kleines Lob wert.