Relateret indhold
- Hvordan Biomimicry er inspirerende til menneskelig innovation
Meshworm bruger peristaltik, sammentrækker og udvider forskellige muskelsegmenter til tommer over jorden. Billede via MIT
I løbet af de sidste par år har ingeniører i stigende grad set på den naturlige verden, når de opfandt banebrydende robotter. Flyvende droner, der er inspireret af fugle og insekter, er ført til himlen, og svømmebobotter baseret på vandmændene er udviklet til havet.
Nu er et team af forskere fra MIT, Harvard og Seoul National University inspireret af en anden slags væsen til en næste generations robot: den ydmyge regnorm. Som beskrevet i en artikel, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Transactions on Mechatronics, har en gruppe ledet af professor Sangbae Kim skabt en enhed, de kalder "Meshworm, " en lille robot, der gennemsøger langs jorden på samme måde som orme gør ved hjælp af princippet om peristaltikken.
Enheden er drevet af en spiralformet spiral af kunstig muskel lavet af en titan- og nikkellegering, et materiale valgt af en særlig grund: Det strækker sig, når det opvarmes og trækker sig sammen til sin oprindelige form, når det først er afkølet. Ingeniørerne brugte et internt batteri og et kredsløbskort til at påføre en svag elektrisk strøm på forskellige muskelsegmenter inden for Meshwormen, hvorved de blev opvarmet efter tur. Når hvert segment opvarmes, udvides det i længde, hvilket får den ydre omkreds af masken til at trække sig kort sammen og derefter vende tilbage til sin oprindelige størrelse hurtigt bagefter. Da denne bevægelse sker successivt i hvert segment, producerer den en bølge af sammentrækning, der gør det muligt for Meshworm at kravle langs jorden.
Alt dette lyder måske kompliceret, men det ser unødigt naturtro ud - du har sandsynligvis set det ske hundreder af gange i dit liv i naturen. Ud over regnorme bevæger snegle og hav agurker sig også via peristaltik, og vores egne mave-tarmkanaler flytter mad med den samme mekanisme. Se Meshworm move i MIT-videoen nedenfor:
Derudover har robotten kunstige muskler, der løber langs dens længde på både venstre og højre side. Når en af disse muskler opvarmes, trækker de enheden til venstre eller højre, så den kan styre i begge retninger, når den bevæger sig fremad. Den autonome robot kan programmeres til at bevæge sig langs bestemte veje uden menneskelig indgriben.
Meshworm har en mere bemærkelsesværdig karakteristik: Den er næsten uforstyrrende. Da enheden er næsten udelukkende sammensat af bløde dele, kan den hamres eller trædes på uden at lide nogen reel skade. ”Du kan smide det, og det vil ikke kollapse, ” sagde Kim i en MIT-pressemeddelelse. "De fleste mekaniske dele er stive og skrøbelige i lille målestok, men delene i Meshworms er alle fibrøse og fleksible."
Potentielle anvendelser til de koncepter, der er demonstreret i denne enhed, varieres. Forskningen er finansieret af DARPA, et agentur fra det amerikanske forsvarsministerium, der udvikler nye militære teknologier, og nogle spekulerer i, at roboten en dag kan bruges i rekognoseringsopgaver, da den kunne luftslippes, lanceres eller kastes over relativt lange afstande og land uden skade. Forskerne bemærker, at en sådan teknologi kan være nyttig til at navigere i uslebne terræn og indpasse i små rum; dette, sammen med det faktum, at det fungerer stille og uanset, giver troværdighed til ideen om det en dag kravler langs jorden som en uhyggelig robotspion.
Men der kan godt være mere godartede anvendelser også. Kellar Autumn, en professor ved Lewis og Clark College, der studerer biomekanik inden for robotik, fortalte MIT, at enheder, der ligner Meshworm, en dag kunne være nyttige til en lang række applikationer, herunder både forbrugerteknologi og medicinsk udstyr såsom endoskoper, implantater og protetik. ”Selvom robotens krop er meget enklere end en rigtig orm - den har kun et par segmenter - ser det ud til at have en ganske imponerende ydelse, ” sagde Autumn. ”Jeg forudsiger, at vi i det næste årti vil se kunstskiftende muskler i mange former, såsom mobiltelefoner, bærbare computere og biler.”
