En ny insektsstor robot skapad av forskare vid University of California, Berkeley, rusar i en kackerlackas hastighet och tål en människas vikt. Kredit:UC Berkeley foto av Stephen McNally
Om åsynen av en skittrande bugg får dig att vrida, du kanske vill titta bort – en ny insektsstor robot skapad av forskare vid University of California, Berkeley, kan springa över golvet i nästan samma hastighet som en kackerlacka.
Och den är nästan lika tålig som en kackerlacka, för. Försök att pressa den här roboten under din fot, och mer än troligt, det kommer bara att fortsätta.
"De flesta av robotarna i denna lilla skala är väldigt ömtåliga. Om du trampar på dem, du förstör nästan roboten, " sa Liwei Lin, en professor i maskinteknik vid UC Berkeley och senior författare till en ny studie som beskriver roboten. "Vi upptäckte att om vi lägger vikt på vår robot, det fungerar fortfarande mer eller mindre."
Små, hållbara robotar som dessa kan vara fördelaktiga i sök- och räddningsuppdrag, klämma och klämma in på platser där hundar eller människor inte får plats, eller där det kan vara för farligt för dem att åka.
"Till exempel, om en jordbävning inträffar, det är väldigt svårt för de stora maskinerna, eller de stora hundarna, att hitta liv under skräp, så det är därför vi behöver en liten robot som är smidig och robust, " sa Yichuan Wu, tidningens första författare, som avslutade arbetet som doktorand i maskinteknik vid UC Berkeley genom partnerskapet Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute. Wu är nu biträdande professor vid University of Electronic Science and Technology i Kina.
Studien visas idag (onsdag, 31 juli) i journalen Vetenskapsrobotik .
Roboten, som är ungefär lika stor som ett stort frimärke, är gjord av ett tunt ark av ett piezoelektriskt material som kallas polyvinylidenfluorid, eller PVDF. Piezoelektriska material är unika, genom att påläggande av elektrisk spänning på dem får materialen att expandera eller dra ihop sig.
Forskarna belade PVDF i ett lager av en elastisk polymer, vilket får hela arket att böjas, istället för att expandera eller dra ihop sig. De lade sedan till ett framben så att när materialet böjs och rätas ut under ett elektriskt fält, svängningarna driver enheten framåt i en "leapfrogging"-rörelse.
Roboten är byggd av ett skiktat material som böjs och rätas ut när växelspänning läggs på, vilket får den att springa framåt i en "hoppande" rörelse. Kredit:UC Berkeley foto av Stephen McNally
Den resulterande roboten kan vara enkel att titta på, men den har några anmärkningsvärda förmågor. Den kan segla längs marken med en hastighet av 20 kroppslängder per sekund, en hastighet som är jämförbar med den för en kackerlacka och rapporteras vara den snabbaste hastigheten bland insektsskaliga robotar. Den kan blixtsnabb genom rör, klättra uppför små sluttningar och bära små laster, som en jordnöt.
Det kanske mest imponerande, roboten, som väger mindre än en tiondels gram tål en vikt på cirka 60 kg – ungefär en genomsnittlig människas vikt – vilket är ungefär 1 miljon gånger robotens vikt.
Robusthet, klättrande, och bära laster. Kredit:Wu et al., Sci. Robot. 4, eaax1594 (2019)
"Folk kan ha upplevt det, om du trampar på kackerlackan, du kanske måste slipa upp det lite, annars kan kackerlackan fortfarande överleva och springa iväg, " sa Lin. "Någon som trampar på vår robot lägger på en extraordinärt stor vikt, men [roboten] fungerar fortfarande, den fungerar fortfarande. Så, i den speciella meningen, den är väldigt lik en kackerlacka."
Roboten är för närvarande "tjud" till en tunn tråd som bär en elektrisk spänning som driver svängningarna. Teamet experimenterar med att lägga till ett batteri så att roboten kan roama självständigt. De arbetar också med att lägga till gassensorer och förbättrar robotens design så att den kan styras runt hinder.