Robot Caterpillar demonstreert nieuwe benadering van voortbeweging voor zachte robotica

Home > Media > Robotrups demonstreert nieuwe benadering van voortbeweging voor zachte robotica

Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een rupsachtige zachte robot gedemonstreerd die vooruit, achteruit en onder nauwe ruimtes kan duiken. De beweging van de rups-bot wordt aangedreven door een nieuw patroon van zilveren nanodraden die warmte gebruiken om de manier waarop de robot buigt te regelen, waardoor gebruikers de robot in beide richtingen kunnen sturen. CREDIT
Shuang Wu, NC Staatsuniversiteit

Abstract:
Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een rupsachtige zachte robot gedemonstreerd die vooruit, achteruit en onder nauwe ruimtes kan duiken. De beweging van de rups-bot wordt aangedreven door een nieuw patroon van zilveren nanodraden die warmte gebruiken om de manier waarop de robot buigt te regelen, waardoor gebruikers de robot in beide richtingen kunnen sturen.

Robotrups demonstreert nieuwe benadering van voortbeweging voor zachte robotica

Durham, NC | Geplaatst op 24 maart 2023

"De beweging van een rups wordt gecontroleerd door de lokale kromming van zijn lichaam - zijn lichaam buigt anders wanneer het zichzelf naar voren trekt dan wanneer het zichzelf naar achteren duwt", zegt Yong Zhu, corresponderende auteur van een paper over het werk en de Andrew A. Adams Distinguished Professor of Mechanical and Aerospace Engineering bij NC State. "We hebben ons laten inspireren door de biomechanica van de rups om die lokale kromming na te bootsen, en gebruiken nanodraadverwarmers om soortgelijke kromming en beweging in de rups-bot te beheersen.

"Het ontwerpen van zachte robots die in twee verschillende richtingen kunnen bewegen, is een grote uitdaging in zachte robotica", zegt Zhu. “De ingebedde nanodraadverwarmers stellen ons in staat om de beweging van de robot op twee manieren te regelen. We kunnen bepalen welke delen van de robot buigen door het verwarmingspatroon in de zachte robot te regelen. En we kunnen de mate waarin die secties buigen controleren door de hoeveelheid warmte die wordt toegepast te regelen.

De rups-bot bestaat uit twee lagen polymeer, die verschillend reageren bij blootstelling aan hitte. De onderste laag krimpt of trekt samen bij blootstelling aan hitte. De bovenste laag zet uit bij blootstelling aan hitte. Een patroon van zilveren nanodraden is ingebed in de uitzettende laag polymeer. Het patroon bevat meerdere leidpunten waar onderzoekers een elektrische stroom kunnen toepassen. De onderzoekers kunnen bepalen welke delen van het nanodraadpatroon opwarmen door een elektrische stroom op verschillende geleidingspunten aan te leggen, en kunnen de hoeveelheid warmte regelen door meer of minder stroom toe te passen.

"We hebben aangetoond dat de rups-bot zichzelf naar voren kan trekken en zichzelf naar achteren kan duwen", zegt Shuang Wu, eerste auteur van het artikel en een postdoctoraal onderzoeker bij NC State. "Over het algemeen geldt dat hoe meer stroom we toepasten, hoe sneller het in beide richtingen zou bewegen. We ontdekten echter dat er een optimale cyclus was, waardoor het polymeer de tijd kreeg om af te koelen, waardoor de 'spier' effectief kon ontspannen voordat hij weer samentrok. Als we de rups-bot te snel probeerden te laten fietsen, had het lichaam geen tijd om te 'ontspannen' voordat het weer samentrok, wat zijn beweging belemmerde.”

De onderzoekers toonden ook aan dat de beweging van de rups-bot kon worden gecontroleerd tot het punt waarop gebruikers hem onder een zeer lage opening konden sturen - vergelijkbaar met het begeleiden van de robot om onder een deur door te glippen. In wezen konden de onderzoekers zowel de voorwaartse als de achterwaartse beweging regelen, evenals hoe hoog de robot op elk moment in dat proces naar boven boog.

"Deze benadering van het aandrijven van beweging in een zachte robot is zeer energie-efficiënt en we zijn geïnteresseerd in het onderzoeken van manieren waarop we dit proces nog efficiënter kunnen maken", zegt Zhu. "Bijkomende volgende stappen zijn onder meer de integratie van deze benadering van zachte robotbeweging met sensoren of andere technologieën voor gebruik in verschillende toepassingen, zoals zoek- en reddingsapparatuur."

Het artikel, "Caterpillar-Inspired Soft Crawling Robot with Distributed Programmable Thermal Actuation", wordt op 22 maart gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances. De paper was co-auteur van Jie Yin, een universitair hoofddocent mechanische en ruimtevaarttechniek bij NC State; Yaoye Hong, een Ph.D. student bij NC State; en door Yao Zhao, een postdoctoraal onderzoeker bij NC State.

Het werk werd gedaan met steun van de National Science Foundation, onder subsidies 2122841, 2005374 en 2126072; en van de National Institutes of Health, onder subsidienummer 1R01HD108473.

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Medienkontakt

Mat Shipman
North Carolina State University
Contactpersoon voor experts

Yong Zhu
NC State University

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: