Nowy robot biegnie po nierównej powierzchni w sposób przypominający jaszczurkę zebrę. Zdjęcie dzięki uprzejmości Chen Li, Tingnana Zhanga, Daniela Goldmana
Zaprojektowanie robota, który z łatwością porusza się po luźnym terenie - powiedzmy łazikiem, który ma przemierzać powierzchnię Marsa - stanowi wyjątkowe wyzwanie inżynierskie: koła często zapadają się w to, co inżynierowie nazywają „płynną ziemią” (mieszanki piasku, ziemi, błota i trawy ).
Biorąc pod uwagę wiele biologicznie inspirowanych innowacji w robotyce, zespół naukowców z Georgia Tech wpadł na pomysł - oprzeć projekt na pustynnych stworzeniach, takich jak jaszczurki zebry, które potrafią przedzierać się po luźnej, piaszczystej powierzchni bez spowalniania. Ich wysiłki pozwoliły im stworzyć to małe sześcionożne urządzenie, przedstawione w artykule opublikowanym dzisiaj w Science, który może przebiegać po ziarnistej powierzchni w sposób niesamowicie przypominający gada.
Zespół badawczy, kierowany przez Chen Li, zaprojektował urządzenie po zbadaniu ruchów różnych stworzeń i matematycznej symulacji wydajności różnych typów nóg (różniących się liczbą, kształtem i długością) w kilku różnych środowiskach. Mają nadzieję, że ich badania pobudzą rozwój dziedziny, którą nazwali „terradynamiką” - podobnie jak aerodynamika dotyczy osiągów skrzydlatych pojazdów w powietrzu, ich pole będzie badać ruch pojazdów z nogami na ziarnistych powierzchniach.
Aby zaprojektować robota, wykorzystali te symulacje do określenia dokładnych długości nóg, prędkości ruchu i poziomów siły, które napędzałyby urządzenia na luźnej powierzchni bez powodowania zbyt głębokiego zanurzenia. Następnie wydrukowali różne typy nóg za pomocą drukarki 3D i zbudowali roboty do przetestowania ich w laboratorium.
Jednym z ich najciekawszych ustaleń jest to, że te same typy zasad projektowania dotyczą poruszania się na różnych ziarnistych powierzchniach, w tym maku, szklanych koralików i naturalnego piasku. Ich symulacje i eksperymenty w świecie rzeczywistym ujawniły, że nogi w kształcie litery C na ogół działały najlepiej, ale każdy rodzaj kończyn w kształcie łuku działał stosunkowo dobrze, ponieważ rozkładały ciężar urządzenia na długie (choć wąskie) powierzchnie nóg w miarę zbliżania się nóg w kontakcie z ziemią podczas kroku.
Naukowcy odkryli, że kończyny w kształcie litery C najlepiej nadają się do szybkiego poruszania się po ziarnistych powierzchniach, zarówno u jaszczurek, jak i robotów. Przerywane, pełne i przerywane przedstawienia w C i D to wczesne, środkowe i późne pozycje nóg podczas kroku. Strzałki wskazują kierunki ruchu dla określonych obszarów nóg. Zdjęcie za pośrednictwem Science / Li et. glin.
Naukowcy twierdzą, że zastosowania tego rodzaju badań są szerokie: ten konkretny robot może zostać przekształcony w przydatne urządzenie poszukiwawczo-ratownicze lub zwiadowcze, podczas gdy zasady wywodzące się z dziedziny terradynamiki mogą być przydatne w projektowaniu sond do badania innych planety w przyszłości. Mogłyby również pomóc biologom w lepszym zrozumieniu ewolucji form życia tutaj na Ziemi w celu przemieszczania się po powierzchni naszej planety.
