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Dieser Roboter kann dank seiner von Schlangen inspirierten Haut mit künstlichen Schuppen kriechen.

Forscher der Harvard University haben die japanische Kunst des Kirigami verwendet, um eine schlangenartige Haut für weiche Roboter zu schaffen. Die Haut ermöglicht es dem Roboter, sich vorwärts zu bewegen.

Forscher der Harvard John A. Paulson School für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften SEAS haben einen weichen Roboter hergestellt, der wie eine Schlange kriechen kann, ohne starre Teile zu haben.

Kirigami, ein altes japanisches Papierhandwerk, das sich auf Schnitte stützt, um die Eigenschaften eines Materials im Vergleich zu den Origami-Falten zu ändern, wurde zur Herstellung der weichen Roboterschuppen verwendet.

Wenn sich der Roboter ausdehnt, verwandelt sich die flache Kirigami-Oberfläche in eine 3D-strukturierte Oberfläche und greift wie Schlangenleder auf den Boden.

Schlangen sind tatsächlich in der Lage, bis zu 14 Meilen pro Stunde zu rutschen. Sie können sich auch auf engstem Raum quetschen, auf Bäume klettern und schwimmen. Dies ist alles aufgrund der Schuppen möglich.

Wenn sich eine Schlange bewegt, halten ihre Schuppen den Boden fest und treiben den Körper nach vorne. Dies ähnelt der Art und Weise, wie Steigeisen Wanderern helfen, in rutschigem Eis Fuß zu fassen. Dies wird als Fortbewegung bezeichnet und durch Reibung unterstütztForm und Positionierung der Schlangenschuppen.

„In den letzten Jahren wurde viel geforscht, wie solche morphbaren, dehnbaren Strukturen hergestellt werden können“, sagte Ahmad Rafsanjani, der erste Autor des Papiers. „Wir haben gezeigt, dass Kirigami-Prinzipien in weiche integriert werden könnenRoboter, um die Fortbewegung auf eine Weise zu erreichen, die einfacher, schneller und billiger als die meisten früheren Techniken ist “ sagte Rafsanjani, der auch Postdoktorand bei SEAS ist.

Experimentieren Sie mit verschiedenen Schnitten

Die Forscher haben begonnen, die Roboterhaut mit einer einfachen flachen Plastikfolie herzustellen. Sie haben sie mit einem Laserschneider in einer Reihe von Zentimeterschnitten platziert. Die Forscher wickelten die Folie dann um einen Elastomeraktor, der einmal wie ein Rohr wardie Schnitte wurden gemacht.

Quelle : Ahmad Rafsanjani / Harvard SEAS

Der Aktuator dehnt sich aus und zieht sich wie ein Ballon mit Luft zusammen. Der Kirigami schneidet heraus, wenn sich der Aktuator ausdehnt. Dies bildet eine raue Oberfläche, die den Boden erfasst. Wenn der Aktuator die Luft herauslässt, falten sich die Schnitte flach und drücken den Crawlernach vorne.

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Öffnet die Tür für neue weiche Roboter

Die Forscher haben einen völlig unabhängigen Roboter gebaut. Er hat die Steuerung, Erfassung, Betätigung und Stromversorgung an Bord in einem kleinen Heck integriert. Der Roboter wurde getestet, wie er auf dem gesamten Campus von Harvard kriecht.

Das Team experimentierte mit verschieden geformten Schnitten, darunter dreieckige, kreisförmige und trapezförmige Schnitte. Sie fanden heraus, dass trapezförmige Schnitte dem Roboter einen längeren Schritt ermöglichten, da sie der Form von Schlangenschuppen am ähnlichsten sind.

Innovation

Dieser weiche Roboter kann sich wie eine sich schnell bewegende Rebe selbst wachsen lassen

„Wir zeigen, dass die Lokomotiveneigenschaften dieser Kirigami-Häute genutzt werden können, indem die Schnittgeometrie und das Betätigungsprotokoll richtig aufeinander abgestimmt werden.“ sagte Rafsanjani.

„In Zukunft können diese Komponenten weiter optimiert werden, um das Verhalten des Systems zu verbessern.“ sagte Katia Bertoldi, die leitende Autorin des Papiers. „Wir glauben, dass unsere auf Kirigami basierende Strategie Möglichkeiten für das Design einer neuen Klasse von weichen Crawlern eröffnet.“

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„Diese geländegängigen weichen Roboter könnten eines Tages für Erkundungs-, Inspektions-, Überwachungs- und Such- und Rettungsmissionen durch schwierige Umgebungen fahren oder komplexe laparoskopische medizinische Verfahren durchführen.“ Bertoldi, der auch Professor für Angewandte Arbeiten bei William und Ami Kuan Danoff istMechanik, sagte.

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