Новости

Jul 09, 2023

Биоинспирированный робот-дождевой червь: дроид для поиска подземной планетарной жизни?

Исследователи из Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Итальянский технологический институт) в Генуе создали нового мягкого робота, вдохновленного биологией дождевых червей, который способен ползать благодаря мягким

Исследователи из Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Итальянский технологический институт) в Генуе создали нового мягкого робота, вдохновленного биологией дождевых червей, который способен ползать благодаря мягким приводам, которые удлиняются или сжимаются, когда воздух проходит через них или проходит через них. вытянуто. Прототип был описан в международном журнале Scientific Reports of the Nature Portfolio и является отправной точкой для разработки устройств для исследования подземелий, а также поисково-спасательных операций в замкнутых пространствах и исследования других планет.

Исследователи из Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Итальянский технологический институт) в Генуе создали нового мягкого робота, вдохновленного биологией дождевых червей, который способен ползать благодаря мягким приводам, которые удлиняются или сжимаются, когда воздух проходит через них или проходит через них. вытянуто. Прототип был описан в международном журнале Scientific Reports of the Nature Portfolio и является отправной точкой для разработки устройств для исследования подземелий, а также поисково-спасательных операций в замкнутых пространствах и исследования других планет.

Природа предлагает множество примеров животных, таких как змеи, дождевые черви, улитки и гусеницы, которые используют как гибкость своего тела, так и способность генерировать физические бегущие волны по всей длине своего тела для перемещения и исследования различных сред. Некоторые их движения также похожи на корни растений.

Черпать вдохновение из природы и в то же время раскрывать новые биологические явления при разработке новых технологий — главная цель лаборатории робототехники BioInspired Soft, которую координирует Барбара Маццолаи, и этот робот, похожий на дождевого червя, — последнее изобретение ее группы.

Создание робота, похожего на дождевого червя, стало возможным благодаря глубокому пониманию и применению механики передвижения дождевых червей. Они используют попеременные сокращения мышечных слоев, чтобы двигаться как под, так и над поверхностью почвы, генерируя ретроградные перистальтические волны. Отдельные сегменты их тела (метамеры) содержат определенное количество жидкости, которая контролирует внутреннее давление для приложения сил и выполняет независимые, локализованные и переменные модели движения.

Исследователи ИИТ изучили морфологию дождевых червей и нашли способ имитировать движения их мышц, целомические камеры постоянного объема и функцию щетинкообразных волосков (щетинок), создав мягкие роботизированные решения.

Команда разработала перистальтический мягкий привод (PSA), который реализует антагонистические движения мышц дождевых червей; из нейтрального положения он удлиняется при нагнетании в него воздуха и сжимается при откачке воздуха из него. Весь корпус робота-дождевого червя состоит из пяти модулей PSA, соединенных последовательно между собой. Текущий прототип имеет длину 45 см и вес 605 граммов.

Каждый привод имеет эластомерную оболочку, которая инкапсулирует известное количество жидкости, имитируя тем самым постоянный объем внутренней целомической жидкости дождевых червей. Сегмент дождевого червя становится короче в продольном направлении и шире в окружном и оказывает радиальное воздействие по мере сокращения продольных мышц отдельной камеры постоянного объема. Антагонистически, сегмент становится длиннее вдоль передне-задней оси и тоньше по окружности из-за сокращения окружных мышц, что приводит к возникновению сил проникновения вдоль оси.

Каждый отдельный привод демонстрирует максимальное удлинение 10,97 мм при положительном давлении 1 бар и максимальное сжатие 11,13 мм при отрицательном давлении 0,5 бар, что уникально благодаря своей способности создавать как продольные, так и радиальные силы в одном модуле привода.

Чтобы передвигать робота по плоской поверхности, к вентральной поверхности робота были прикреплены небольшие пассивные фрикционные подушечки, созданные на основе щетинок дождевых червей. Робот продемонстрировал улучшенное передвижение со скоростью 1,35 мм/с.

Это исследование не только предлагает новый метод разработки перистальтического мягкого робота, похожего на дождевого червя, но также обеспечивает более глубокое понимание передвижения с биоинспирированной точки зрения в различных средах. Потенциальные применения этой технологии обширны, включая подземные исследования, раскопки, поисково-спасательные операции в подземных средах и исследование других планет. Этот биоинспирированный роющий мягкий робот является значительным шагом вперед в области мягкой робототехники и открывает двери для дальнейшего прогресса в будущем.