Den nye roboten løper over en ujevn overflate på en måte som er modellert av en sebra-tailed firfirsle. Bilde takket være Chen Li, Tingnan Zhang, Daniel Goldman
Å designe en robot som lett kan bevege seg over løst terreng - si en rover ment for å krysse overflaten på Mars - utgjør en unik ingeniørutfordring: Hjul synker ofte ned i det ingeniørene kaller "flytbar grunn" (blandinger av sand, jord, gjørme og gress) ).
Gitt de mange biologisk-inspirerte innovasjonene innen robotikk, hadde et team av forskere fra Georgia Tech en ide - å basere et design på ørkenenes vesener som sebrotisete øgler som er i stand til å krympe over en løs sandstrand uten å bremse ned. Deres innsats gjorde det mulig for dem å lage denne lille seksbente enheten, presentert i en artikkel publisert i dag i Science, som kan løpe over en kornet overflate på en måte som uten minne minne om et krypdyr.
Forskerteamet, ledet av Chen Li, designet enheten etter å ha studert bevegelsen til forskjellige skapninger og matematisk simulert ytelsen til forskjellige typer ben (varierende i antall, form og lengde) i flere forskjellige miljøer. De håper forskningen deres vil stimulere til utviklingen av et felt de har kalt "terradynamikk" - akkurat som aerodynamikk er opptatt av ytelsen til bevingede kjøretøyer i luften, vil deres felt studere bevegelsen til benkjøretøyer på kornete overflater.
For å designe roboten deres, brukte de disse simuleringene for å bestemme de eksakte benlengder, bevegelseshastigheter og nivåer av kraft som ville drive enheter over en løs overflate uten å få dem til å synke inn for dypt. De trykket deretter en rekke bentyper med en 3D-printer, og bygde roboter for å teste dem i laboratoriet.
Et av de mest interessante funnene deres er at de samme typene designprinsipper gjelder for bevegelse på en rekke kornete overflater, inkludert valmuefrø, glassperler og naturlig sand. Simuleringene og eksperimentene i den virkelige verden avslørte at C-formede ben generelt fungerte best, men at alle typer bue-formede lemmer fungerte relativt bra fordi de spredte vekten til enheten over lange (om enn smale) benflater når beina kommer. i kontakt med bakken i løpet av et skritt.
Forskerne fant at C-formede lemmer fungerer best for å bevege seg raskt over kornete overflater, både i øgler og roboter. Stiplede, solide og prikkede skildringer i C og D er tidlige, midtre og sene benposisjoner under et skritt. Piler indikerer bevegelsesanvisninger for spesifikke beinregioner. Bilde via Science / Li et. al.
Bruksområdene til denne typen forskning er store: Denne spesielle roboten, sier forskerne, kan utvikles til et nyttig søke-og-rednings- eller speiderapparat, mens prinsippene som kommer fra terradynamikkfeltet, kan være nyttige i utforming av sonder for å utforske andre planeter i fremtiden. De kan også hjelpe biologer med å forstå hvordan livsformene her på jorden har utviklet seg til å bevege seg over planetens overflate.
