Design och karakterisering av småskaliga SEMR. a Simulerad form av dubbelskiktsfilmen med olika försträckningar:1,0, 1,1, 1,3 och 1,5. b Simulerad och beräknad radie för dubbelskiktsfilmen som en funktion av den applicerade försträckningen. c Överlagrade bilder av de experimentella och simulerade SEMR-formerna (sidovy) med en försträckning på 1,3. d Ögonblicksbilder av SEMR-vibrationerna för 0,2 A fyrkantsvågström med olika frekvenser (tilläggsfilm 2). 37 Hz- och 12 Hz-ramarna motsvarar de huvudsakliga och de näst största spektrala maxima, som kan ses i t.ex. e Horisontell förskjutning av robotens vänstra fot utsatt för en 0,2 A fyrkantsvågström vid olika frekvenser (tilläggsfilm 2). Roboten är monterad på toppen av en magnet och kläms fast i mitten med koppartrådar. Insättningen illustrerar tre förskjutningar (vänster, höger och hel). De motsvarar den maximala förskjutningen från referenspositionen "0" (ingen ström) till vänster (förlängning), höger (kontraktion) respektive deras summa. Den övre kurvan (Full) visar hela området för fotförskjutningen. f Ramar från vibrationstestet för 0,5 A fyrkantsvågströmmar vid frekvenser på 12 Hz och 37 Hz (Supplementary Movie 2) illustrerar rörelseomfånget bort och nära resonansfrekvensen. g Illustration som visar en springande gepard. h Ögonblicksbilder från höghastighetskameravideon (Supplementary Movie 2), som visar stadier av robotens rörelse som drivs av en fyrkantsvågström (0,5 A, 37 Hz). Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32123-4
Ett team av forskare vid Johannes Kepler University, i Österrike, har utvecklat en serie små, styrbara elektromekaniska robotar som kan gå, springa, hoppa och simma i höga hastigheter för sin storlek. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature Communications, gruppen beskriver hur de byggde sina robotar och föreslår möjliga användningsområden för dem.
Som forskarna noterar kan många djur röra sig snabbt - geparder, till exempel, eller gaseller. Dessa egenskaper har utvecklats för att hjälpa djuren att antingen fånga byten eller undgå att fångas av rovdjur. Att skapa robotar med liknande hastighetskapacitet har varit ett mål för forskare i många år, men att uppnå det har visat sig vara svårt. I denna nya ansträngning byggde forskarna en serie robotar med mjuka, små elektromagnetiska ställdon med inbäddade flytande metallspolar som är snabba för sin storlek.
För att tillverka sina robotar tryckte forskarna flytande metallspolar på olika substrat som hade olika önskvärda egenskaper, såsom böjbarhet. Spolarna trycktes på ett sätt som skulle tillåta olika delar av substratet att manipuleras på ett önskat sätt - om man till exempel bara böjar en del, kan det tillåta att en bakre ände svischar som en svans när man simmar som en fisk. Böjning av andra delar tillåts för att gå, hoppa och styra. Forskarna lade också till andra element för att förbättra prestandan, såsom sågtand eller L-formade fötter. Alla robotar styrdes med hjälp av ett magnetfält och drevs via ett tjuder eller batteripaket.
Forskarna använde kroppslängder per sekund (BL/s), vilket möjliggör jämförelser med inte bara andra små robotar, utan robotar av alla storlekar och till och med djur. En racerbil med formel I kan till exempel röra sig med ungefär 50 BL/s.
När forskarna testade sina robotar fann forskarna att deras tjudrade löprobot i frimärksstorlek kunde röra sig med cirka 70 BL/s på sin bästa yta och cirka 35 BL/s på godtyckliga ytor - dess obundna robot, belastad med ett batteripaket, kunde bara klara 2,1 BL/s. De fann också att deras tjudrade simrobot kunde simma med cirka 4,8 BL/s. För att sätta resultaten i perspektiv springer en gepard med mellan 20 och 30 BL/s. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
