Den nye robot løber hen over en ujævn overflade på en måde, der er modelleret ud fra en zebra-halet firben. Billed med tilladelse fra Chen Li, Tingnan Zhang, Daniel Goldman
At designe en robot, der let kan bevæge sig over løst terræn - f.eks. En rover, der er beregnet til at krydse Mars 'overflade - udgør en unik teknisk udfordring: Hjul synker ofte ned i det, som ingeniører kalder "flydende jord" (blandinger af sand, jord, mudder og græs ).
I betragtning af de mange biologisk-inspirerede innovationer inden for robotik havde et team af forskere fra Georgia Tech en idé - at basere et design på ørkenværelser såsom zebra-halefiskede firben, der er i stand til at krydse over en løs, sandet overflade uden at bremse. Deres bestræbelser gjorde det muligt for dem at skabe denne lille seksbenede enhed, præsenteret i en artikel, der blev offentliggjort i dag i Science, og som kan løbe hen over en kornet overflade på en måde, der uanfindeligt minder om et krybdyr.
Forskningsteamet, ledet af Chen Li, designede enheden efter at have studeret bevægelsen af forskellige skabninger og matematisk simuleret ydeevnen for forskellige typer ben (varierende i antal, form og længde) i flere forskellige miljøer. De håber, at deres forskning vil anspore til udviklingen af et felt, de har benævnt "terradynamik" - ligesom aerodynamik beskæftiger sig med præstationen af bevingede køretøjer i luften, vil deres felt studere bevægelsen af benkøretøjer på granulære overflader.
For at designe deres robot brugte de disse simuleringer til at bestemme de nøjagtige benlængder, bevægelseshastigheder og styrkeniveauer, der ville fremdrive enheder over en løs overflade uden at få dem til at synke ind for dybt. De trykte derefter en række bentyper med en 3D-printer og byggede robotter til at teste dem i laboratoriet.
Et af deres mest interessante fund er, at de samme typer designprincipper gælder for bevægelse på forskellige granulære overflader, herunder valmuefrø, glasperler og naturligt sand. Deres simuleringer og virkelige eksperimenter afslørede, at C-formede ben generelt fungerede bedst, men at enhver type bue-formede lemmer arbejdede relativt godt, fordi de spredte enhedens vægt over lange (omend smalle) benoverflader, når benene kommer i kontakt med jorden i løbet af et skridt.
Forskerne fandt, at C-formede lemmer fungerer bedst til at bevæge sig hurtigt over granulære overflader, både i firben og robotter. Stiplede, solide og stiplede afbildninger i C og D er tidlige, midterste og sene benpositioner under et skridt. Pilene angiver bevægelsesanvisninger for specifikke benregioner. Billede via Science / Li et. al.
Anvendelserne af denne slags forskning er brede: Denne særlige robot, siger forskerne, kunne udvikles til et nyttigt søg-og-rednings- eller spejderapparat, mens principperne, der stammer fra terradynamikområdet, kunne være nyttige til at designe sonder til at udforske andre planeter i fremtiden. De kunne også hjælpe biologer med bedre at forstå, hvordan livsformer her på jorden har udviklet sig til at bevæge sig over vores planet overflade.
