18 nov 2022 (Nanowerk Nieuws) Geïnspireerd door de biomechanica van de mantarog hebben onderzoekers van de North Carolina State University een energiezuinige zachte robot ontwikkeld die meer dan vier keer sneller kan zwemmen dan eerdere zachte zwemmende robots. De robots worden 'vlinderbots' genoemd, omdat hun zwembeweging lijkt op de manier waarop de armen van een persoon bewegen wanneer ze de vlinderslag zwemmen. "Tot op heden hebben zwemmende zachte robots niet sneller kunnen zwemmen dan één lichaamslengte per seconde, maar zeedieren - zoals mantaroggen - kunnen veel sneller en veel efficiënter zwemmen", zegt Jie Yin, corresponderende auteur van een paper over het werk en een universitair hoofddocent mechanische en ruimtevaarttechniek bij NC State. “We wilden gebruik maken van de biomechanica van deze dieren om te zien of we snellere, energiezuinigere zachte robots konden ontwikkelen. De prototypes die we hebben ontwikkeld werken buitengewoon goed.” De onderzoekers ontwikkelden twee soorten vlinderbots. De ene was speciaal gebouwd voor snelheid en kon gemiddelde snelheden van 3.74 lichaamslengtes per seconde bereiken. Een tweede is ontworpen om zeer wendbaar te zijn en scherpe bochten naar rechts of links te kunnen maken. Dit manoeuvreerbare prototype kon snelheden van 1.7 lichaamslengtes per seconde halen.
Geïnspireerd door de biomechanica van de mantarog hebben onderzoekers van de North Carolina State University een energiezuinige zachte robot ontwikkeld die meer dan vier keer sneller kan zwemmen dan eerdere zachte zwemmende robots. De robots worden 'vlinderbots' genoemd, omdat hun zwembeweging lijkt op de manier waarop de armen van een persoon bewegen wanneer ze de vlinderslag zwemmen. (Afbeelding: Jie Yin, NC State University) "Onderzoekers die aerodynamica en biomechanica bestuderen, gebruiken iets dat een Strouhal-getal wordt genoemd om de energie-efficiëntie van vliegende en zwemmende dieren te beoordelen", zegt Yinding Chi, eerste auteur van het artikel ("Snapping voor snelle en zeer efficiënte, vlinderslagachtige zachte zwemmer") en een recente Ph.D. afgestudeerd aan NC State. “Piek voortstuwingsrendement treedt op wanneer een dier zwemt of vliegt met een Strouhalgetal tussen 0.2 en 0.4. Onze beide vlinderbots hadden Strouhal-nummers in deze reeks.” De vlinderbots ontlenen hun zwemkracht aan hun vleugels, die "bistabiel" zijn, wat betekent dat de vleugels twee stabiele toestanden hebben. De vleugel is vergelijkbaar met een haarclip. Een haarclip is stabiel totdat je er een bepaalde hoeveelheid energie op zet (door te buigen). Wanneer de hoeveelheid energie een kritiek punt bereikt, klikt de haarclip in een andere vorm - die ook stabiel is. In de vlinderbots zijn de op haarclips geïnspireerde bistabiele vleugels bevestigd aan een zacht siliconen lichaam. Gebruikers regelen de schakelaar tussen de twee stabiele toestanden in de vleugels door lucht in kamers in het zachte lichaam te pompen. Terwijl die kamers opblazen en leeglopen, buigt het lichaam op en neer, waardoor de vleugels gedwongen worden heen en weer te springen.
Geïnspireerd door de biomechanica van de mantarog hebben onderzoekers van de North Carolina State University een energiezuinige zachte robot ontwikkeld die meer dan vier keer sneller kan zwemmen dan eerdere zachte zwemmende robots. De robots worden 'vlinderbots' genoemd, omdat hun zwembeweging lijkt op de manier waarop de armen van een persoon bewegen wanneer ze de vlinderslag zwemmen. (Afbeelding: Jie Yin, NC State University) "Onderzoekers die aerodynamica en biomechanica bestuderen, gebruiken iets dat een Strouhal-getal wordt genoemd om de energie-efficiëntie van vliegende en zwemmende dieren te beoordelen", zegt Yinding Chi, eerste auteur van het artikel ("Snapping voor snelle en zeer efficiënte, vlinderslagachtige zachte zwemmer") en een recente Ph.D. afgestudeerd aan NC State. “Piek voortstuwingsrendement treedt op wanneer een dier zwemt of vliegt met een Strouhalgetal tussen 0.2 en 0.4. Onze beide vlinderbots hadden Strouhal-nummers in deze reeks.” De vlinderbots ontlenen hun zwemkracht aan hun vleugels, die "bistabiel" zijn, wat betekent dat de vleugels twee stabiele toestanden hebben. De vleugel is vergelijkbaar met een haarclip. Een haarclip is stabiel totdat je er een bepaalde hoeveelheid energie op zet (door te buigen). Wanneer de hoeveelheid energie een kritiek punt bereikt, klikt de haarclip in een andere vorm - die ook stabiel is. In de vlinderbots zijn de op haarclips geïnspireerde bistabiele vleugels bevestigd aan een zacht siliconen lichaam. Gebruikers regelen de schakelaar tussen de twee stabiele toestanden in de vleugels door lucht in kamers in het zachte lichaam te pompen. Terwijl die kamers opblazen en leeglopen, buigt het lichaam op en neer, waardoor de vleugels gedwongen worden heen en weer te springen.
[Ingesloten inhoud]
"De meeste eerdere pogingen om fladderende robots te ontwikkelen, waren gericht op het gebruik van motoren om de vleugels rechtstreeks van stroom te voorzien", zegt Yin. “Onze aanpak maakt gebruik van bistabiele vleugels die passief worden aangedreven door het centrale lichaam te bewegen. Dit is een belangrijk onderscheid, omdat het een vereenvoudigd ontwerp mogelijk maakt, wat het gewicht verlaagt.” De snellere vlinderbot heeft slechts één "aandrijfeenheid" - het zachte lichaam - die beide vleugels bestuurt. Dit maakt het erg snel, maar moeilijk om naar links of rechts te draaien. De manoeuvreerbare vlinderbot heeft in wezen twee aandrijfunits, die naast elkaar zijn aangesloten. Dit ontwerp stelt gebruikers in staat om de vleugels aan beide kanten te manipuleren, of om slechts één vleugel te "klappen", waardoor het scherpe bochten kan maken. "Dit werk is een spannende proof of concept, maar het heeft beperkingen", zegt Yin. “Het meest voor de hand liggende is dat de huidige prototypes zijn vastgemaakt met dunne slangen, die we gebruiken om lucht in de centrale lichamen te pompen. We werken momenteel aan de ontwikkeling van een ongebonden, autonome versie.”- Coinsmart. Europa's beste Bitcoin- en crypto-uitwisseling.Klik Hier
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=61877.php
