Kameleoner, salamandrar och många paddor använder lagrad elastisk energi för att lansera sina klibbiga tungor mot intet ont anande insekter som ligger upp till en och en halv kroppslängder bort, fånga dem inom en tiondel av en sekund.

Ramses Martinez, en biträdande professor vid Purdues School of Industrial Engineering och vid Weldon School of Biomedical Engineering vid Purdue University's College of Engineering och andra Purdue-forskare vid FlexiLab har utvecklat en ny klass med helt mjuka robotar och ställdon som kan återskapa bioinspirerade högeffektiga och höghastighetsrörelser med lagrad elastisk energi. Dessa robotar är tillverkade med stretchbara polymerer som liknar gummiband, med interna pneumatiska kanaler som expanderar vid trycksättning.

Robotarnas elastiska energi lagras genom att kroppen sträcks i en eller flera riktningar under tillverkningsprocessen enligt naturinspirerade principer. Liknar kameleontens tungstryk, en förspänd pneumatisk mjuk robot kan expandera fem gånger sin egen längd, fånga en levande flugbagge och hämta den på bara 120 millisekunder.

"Vi trodde att om vi kunde tillverka robotar som kunde utföra så stora amplitudrörelser i hög hastighet som kameleoner, då skulle många automatiserade uppgifter kunna slutföras mer exakt och på ett mycket snabbare sätt, "Martinez sa." Konventionella robotar är vanligtvis byggda med hårda och tunga komponenter som bromsar deras rörelse på grund av tröghet. Vi ville övervinna den utmaningen. "

Denna teknik publiceras i 25 oktober -upplagan av Avancerade funktionella material . En video som visar denna insektsfångande robot:

Många fåglar, som spett med tre fingrar, uppnå nollkraftspertering med hjälp av den elastiska energi som lagras i de stressade senorna på baksidan av benen, så att de inte faller av en abborre när de sover. Anatomin hos dessa fåglar har fungerat som ett exempel för att möjliggöra tillverkning av robotgripare som kan nolleffekter hålla upp till 100 gånger sin vikt och sitta upp och ner från vinklar på upp till 116 grader.

Överensstämmigheten hos dessa gripares mjuka armar med det greppade föremålet maximerar kontaktytan, förbättra grepp och underlätta höghastighets fångst och nollkraftshållning. En video som visar hur dessa fågelinspirerade mjuka robotgripare fångar en boll som rör sig med 10 millimeter per sekund på bara 65 millisekunder finns nedan:

En video som visar hur dessa gripare kan sitta upp och ner från vinklar upp till 116 grader:

Vissa växter vet också hur man utnyttjar elastisk energi för att uppnå höghastighetsrörelse med hjälp av "fällmekanismer". Venus flytrap använder den elastiska energin som lagras i dess bistabila, krökta löv för att snabbt stänga på byten och utforska deras inre yta.

Inspirerad av fällmekanismen i Venus flugfälla och studerar hur ödlor fångar insekter, Purdue -laget skapade en mjuk robot Venus flytrap, som stängs på bara 50 millisekunder efter att ha fått en kort trycksatt stimulans. En höghastighetskameravideo som visar stängningen i ett ögonblick av denna mjuka robotiska Venus flytrap:

Martinez sa att dessa nya förspända mjuka robotar har flera betydande fördelar jämfört med befintliga mjuka robotsystem. Först, de utmärker sig i att gripa, hålla och manipulera ett stort antal objekt med hög hastighet. De kan använda den elastiska energin som lagras i deras förspända elastomerskikt för att hålla föremål upp till 100 gånger sin vikt utan att behöva använda någon extern kraft.

Deras mjuka hud kan enkelt mönstras med antislipmikrospikar, vilket ökar deras dragkraft avsevärt och gör det möjligt för dem att sitta upp och ner under längre perioder och underlättar fångst av levande byten.

"Vi ser för oss att de design- och tillverkningsstrategier som föreslås här kommer att bana väg mot en ny generation helt mjuka robotar som kan utnyttja elastisk energi för att uppnå hastigheter och rörelser som för närvarande är otillgängliga för befintliga robotar, "Sa Martinez.