Створено робот-хробак для підземних досліджень
Дослідники з Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Італійський технологічний інститут) у Генуї створили нового м’якого робота, натхненного біологією дощових черв’яків, який здатний повзати завдяки м’яким приводам, які подовжуються або стискаються, коли повітря проходить крізь них. витягати. Прототип був описаний у Scientific Reports, і він є відправною точкою для розробки пристроїв для підземних досліджень, а також для пошуково-рятувальних операцій в обмеженому просторі та дослідження інших планет.
Природа пропонує багато прикладів тварин, таких як змії, дощові черв’яки, равлики та гусениці, які використовують як гнучкість свого тіла, так і здатність генерувати фізичні хвилі, що пересуваються вздовж довжини свого тіла, щоб рухатися та досліджувати різні середовища. Деякі їхні рухи також схожі на рухи коренів рослин. Черпати натхнення в природі й водночас розкривати нові біологічні явища під час розробки нових технологій — це головна мета робототехнічної лабораторії BioInspired Soft, яку координує Барбара Маццолай, і цей робот, схожий на дощового черв’яка, є останнім винаходом її групи.
Створення робота, схожого на дощового черв’яка, стало можливим завдяки глибокому розумінню та застосуванню механіки пересування дощового черв’яка. Вони використовують чергування скорочень шарів м’язів, щоб рухатися як під, так і над поверхнею ґрунту, генеруючи ретроградні перистальтичні хвилі. Окремі сегменти їхнього тіла (метамери) мають певну кількість рідини, яка контролює внутрішній тиск для застосування сил і виконання незалежних, локалізованих і змінних рухів.Створення робота, схожого на дощового черв’яка, стало можливим завдяки глибокому розумінню та застосуванню механіки пересування дощового черв’яка. Нинішній прототип має довжину 45 см і вагу 605 грамів.
Дослідники IIT вивчали морфологію дощових черв’яків і знайшли спосіб імітувати рухи їхніх м’язів, ціломічні камери постійного об’єму та функцію їх щетиноподібних волосків (щетинок), створивши м’які роботизовані рішення.
Команда розробила перистальтичний м’який актуатор (PSA), який реалізує антагоністичні рухи м’язів дощових черв’яків; з нейтрального положення він подовжується, коли в нього закачується повітря, і стискається, коли з нього витягується повітря. Весь корпус робота-дощового черв’яка складається з п’яти модулів PSA, з’єднаних між собою ланками. Нинішній прототип має довжину 45 см і вагу 605 грамів.
Кожен привод має еластомерну оболонку, яка інкапсулює відому кількість рідини, таким чином імітуючи постійний об’єм внутрішньої целомічної рідини дощових черв’яків. Сегмент дощового хробака стає коротшим уздовж і ширшим по колу та створює радіальні сили, коли поздовжні м’язи окремої камери постійного об’єму скорочуються. Антагоністично, сегмент стає довшим уздовж передньо-задньої осі та тоншим по окружності зі скороченням окружних м’язів, що призводить до виникнення сил проникнення вздовж осі.
Кожен окремий привод демонструє максимальне подовження 10,97 мм при 1 барі надлишкового тиску та максимальне стиснення 11,13 мм при 0,5 бара негативного тиску, що є унікальним у своїй здатності створювати як поздовжні, так і радіальні сили в одному модулі приводу.
Для руху робота по плоскій поверхні до черевної поверхні робота були прикріплені невеликі пасивні фрикційні накладки, натхненні щетинками дощових черв’яків. Робот продемонстрував покращене пересування зі швидкістю 1,35 мм/с.
Це дослідження не лише пропонує новий метод розробки перистальтичного м’якого робота, схожого на дощового черв’яка, але й забезпечує глибше розуміння пересування з біоінспірованої точки зору в різних середовищах. Потенційне застосування цієї технології величезне, включаючи підземні дослідження, розкопки, пошуково-рятувальні операції в підземних середовищах і дослідження інших планет. Цей біологічний м’який робот, що риє, є значним кроком вперед у галузі м’якої робототехніки та відкриває двері для подальшого прогресу в майбутньому.
