powiązana zawartość
- Jak Biomimicry inspiruje ludzkie innowacje
Meshworm wykorzystuje perystaltykę, kurcząc się i rozszerzając różne segmenty mięśniowe, aby caleć po ziemi. Zdjęcie za pośrednictwem MIT
W ciągu ostatnich kilku lat inżynierowie coraz częściej patrzyli na świat przyrody, wymyślając najnowocześniejsze roboty. Latające drony zainspirowane ptakami i owadami wzbiły się w przestworza, a do pływania opracowano roboty pływające oparte na meduzach.
Teraz zespół naukowców z MIT, Harvard i Seoul National University zainspirowany został innym rodzajem stworzenia dla robota nowej generacji: skromnym dżdżownicą. Jak szczegółowo opisano w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie Transactions on Mechatronics, grupa kierowana przez profesora Sangbae Kim stworzyła urządzenie, które nazywają „Meshworm”, małym robotem, który czołga się po ziemi w taki sam sposób, jak robaki, wykorzystując zasadę perystaltyka.
Urządzenie napędzane jest spiralną cewką ze sztucznego mięśnia wykonaną ze stopu tytanu i niklu, materiału wybranego z konkretnego powodu: rozciąga się po podgrzaniu i po schłodzeniu wraca do pierwotnego kształtu. Inżynierowie zastosowali wewnętrzną baterię i płytkę drukowaną do przyłożenia słabego prądu elektrycznego do różnych segmentów mięśniowych Meshworm, ogrzewając kolejno każdy z nich. Po podgrzaniu każdy segment rozszerza się na długość, powodując krótkie kurczenie zewnętrznego obwodu siatki, a następnie powrót do pierwotnego rozmiaru. Ponieważ ruch ten występuje kolejno w każdym segmencie, wytwarza falę skurczu, która umożliwia Meshwormowi pełzanie po ziemi.
Wszystko to może wydawać się skomplikowane, ale wygląda niepokojąco realistycznie - prawdopodobnie widziałeś to setki razy w ciągu swojego życia w naturze. Oprócz dżdżownic ślimaki i ogórki morskie poruszają się także przez perystaltykę, a nasze własne drogi żołądkowo-jelitowe poruszają się po jedzeniu przy użyciu tego samego mechanizmu. Zobacz ruch Meshworm w poniższym filmie MIT:
Dodatkowo robot ma sztuczne mięśnie, które biegną wzdłuż jego długości zarówno po lewej, jak i po prawej stronie. Kiedy któryś z tych mięśni jest rozgrzany, pociągają urządzenie w lewo lub w prawo, pozwalając mu sterować w dowolnym kierunku podczas ruchu do przodu. Autonomiczny robot można zaprogramować do poruszania się po określonych ścieżkach bez interwencji człowieka.
Meshworm ma jeszcze jedną godną uwagi cechę: jest prawie niezniszczalny. Ponieważ urządzenie składa się prawie w całości z miękkich części, można go wbijać lub nadepnąć, nie powodując żadnego rzeczywistego uszkodzenia. „Możesz rzucić, a się nie zawali”, powiedziała Kim w komunikacie prasowym MIT. „Większość części mechanicznych jest sztywna i delikatna na małą skalę, ale wszystkie części w Meshworms są włókniste i elastyczne”.
Potencjalne zastosowania koncepcji przedstawionych w tym urządzeniu są różne. Badania są finansowane przez DARPA, agencję Departamentu Obrony USA, która opracowuje nowe technologie wojskowe, a niektórzy spekulują, że robot może kiedyś zostać użyty w misjach zwiadowczych, ponieważ może zostać zrzucony, wystrzelony lub wyrzucony na stosunkowo duże odległości i lądować bez szkody. Naukowcy zauważają, że taka technologia może być przydatna do nawigacji w trudnym terenie i dopasowania do małych przestrzeni; To, wraz z faktem, że działa cicho i niepozornie, nadaje wiarygodność pomysłowi, że pewnego dnia czołgnie się po ziemi jako przerażający szpieg robo.
Ale mogą być również bardziej łagodne zastosowania. Kellar Autumn, profesor z Lewis and Clark College, który zajmuje się biomechaniką robotyki, powiedział MIT, że urządzenia podobne do Meshworm mogą kiedyś być przydatne w szerokim zakresie zastosowań, w tym zarówno w technologii konsumenckiej, jak i urządzeniach medycznych, takich jak endoskopy, implanty i protetyka. „Chociaż ciało robota jest znacznie prostsze niż prawdziwy robak - ma tylko kilka segmentów - wydaje się, że ma dość imponującą wydajność”, powiedział Autumn. „Przewiduję, że w następnej dekadzie zobaczymy sztuczne kształtujące mięśnie w wielu produktach, takich jak telefony komórkowe, komputery przenośne i samochody”.
