Mehr als doppelt so schnell wie ein Gepard! Ein Absolvent der Zhejiang-Universität hat einen Soft-Roboter entwickelt, der schneller ist als ein F1-Rennwagen und wurde im Untermagazin „Nature“ veröffentlicht

„Warum verfolgst du mich?“

„Weil ich dringend Sirup trinken muss.“

Jetzt musst du mit deinem dringenden Sirup vorsichtig sein, denn der Soft-Roboter wir gehen heute vorzustellen läuft sehr schnell. Doppelt so groß wie ein Gepard! Es ist sogar schneller als ein F1-Auto und kann mit einer Höchstgeschwindigkeit von 70 Körperlängen/s fahren. Im Vergleich dazu fährt ein Gepard mit etwa 25 Körperlängen/s und ein F1-Auto mit 50 Körperlängen/s (Karosserie). Längen pro Sekunde). Lange Darstellungen relativer Geschwindigkeiten können die Geschwindigkeit verschiedener Organismen bei verschiedenen Körpergrößen quantifizieren.

Dieses Tempo sieht ein bisschen wie eine naive Jakobsmuschel aus, aber blinzeln Sie nicht, sonst verschwindet es.

Dies ist ein elektromagnetisch angetriebener Miniatur-Softroboter, der vom Soft Materials Laboratory-Team der Johannes Kepler-Universität entwickelt wurde. Er hat nicht nur die Größe einer Briefmarke, sondern kann auch schwimmen und Treppen steigen. und Hindernisse überwinden und Güter transportieren.

Diese Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Communications unter dem Titel „Ultraschnelle kleine weiche elektromagnetische Roboter“ veröffentlicht.

Der Korrespondent und Erstautor des Artikels ist Dr. Guoyong Mao aus China. Er hat einen Bachelor-Abschluss und einen Doktortitel. Derzeit forscht er an der Johannes Kepler-Universität.

Die Geschwindigkeit beträgt siebzig Meilen und der Körper ist frei

Viele Tiere in der Natur können sich schnell bewegen – wie zum Beispiel Geparden oder Gazellen, um Tieren dabei zu helfen, Beute zu fangen oder Raubtieren auszuweichen. Seit vielen Jahren ist es das Ziel von Wissenschaftlern, weiche und flexible Roboter mit ähnlichen Geschwindigkeitsfähigkeiten zu entwickeln. Allerdings bewegen sich die meisten weichen Roboter aufgrund der natürlichen Nachteile flexibler Materialien wie langsamer Reaktion und geringer Festigkeit.

Roboter auf der Basis weicher elektromagnetischer Elastomere (SEMR) reagieren normalerweise schnell und lassen sich leicht miniaturisieren. Durch das Drucken von Flüssigmetallspulen auf elastische Substrate können sie den Aktuator steuern Bewegung.

Aber eine solche Biegebewegung reicht bei weitem nicht aus. Wenn Sie dem Roboter ein hohes Maß an Bewegungsmechanismus verleihen möchten, ist eine weitere Konstruktion erforderlich. Die Forscher schufen Doppelschichtaktoren, indem sie eine vorgestreckte Schicht (oben) auf eine unverformte Schicht (unten) klebten, sodass sich die Doppelschicht beim Lösen zusammenrollt und dabei die durch die Doppelschicht erzeugten ungleichen Spannungen zur Nachahmung ausnutzte die Bewegung eines Geparden beim Laufen.

Neben dem Körper ist auch das Design der Füße des Roboters sehr wichtig. Die gestalteten L-förmigen Füße können auf verschiedenen Oberflächen wie Papier, Holz, Metall, Kunststoff und Glas laufen. Je größer jedoch die Reibung zwischen dem Fußmaterial und der ebenen Fläche ist, desto schneller läuft der Roboter, ähnlich wie die Krallen eines Geparden den Boden festhalten können.

Wenn sich der Roboter entfaltet, bewegen sich die Vorderfüße nach vorne, während die Hinterfüße aufgrund der mechanischen Verriegelung fixiert werden; dann zieht sich der Roboter zusammen, die Vorderfüße werden fixiert und die Hinterfüße werden nach vorne gezogen. Es erreicht ultrahohe Arbeitsgeschwindigkeiten von 70 Körperlängen/s auf 3D-gewellten Substraten (optimal ebene Oberflächen) und durchschnittlich 35 Körperlängen/s auf jeder anderen Oberfläche.

Bisher werden kleine Roboter über ein angebundenes externes Stromversorgungssystem angetrieben. Um die „Freiheit“ des Roboters weiter zu verwirklichen, ließen die Forscher das Seil los und legten dem Roboter ein „Power-Säckchen“ auf den Rücken – eine maßgeschneiderte Batterie. Angetrieben durch eine Leiterplatte (PCB). Der Roboter, der eine Schultasche trägt, bewegt sich nicht mehr so ​​schnell wie zuvor, kann aber immer noch 2,1 Körperlänge/s erreichen und mit einer Geschwindigkeit von 1,8 Körperlänge/s schwimmen.

Vielseitigkeit in der Bewegung ohne Einschränkung: nicht nur Geschwindigkeit

Zusätzlich zur Hochgeschwindigkeitsbewegung verfügen viele Tiere über umfassendere Überlebensstrategien, wie z. B. Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen oder Stürzen, die Fähigkeit, Hindernissen auszuweichen, die Fähigkeit Überqueren Sie Land-/Wassergrenzen nach Belieben und verfügen Sie über die Fähigkeit, Beute zu transportieren.

Der Roboter verfügt auch über diese Fähigkeiten. Die Forscher führten Haltbarkeitstests durch, indem sie ihn beim Gehen mit schweren Gegenständen flach machten und den Hauptkörper des Roboters mit einer Zugprüfmaschine zusammendrückten, und stellten fest, dass er bis zu 139 °C aushalten kann atm (2000 N) Druckspannung auf den Körper.

Belastbarkeit allein reicht nicht aus und die Überwindung von Hindernissen ist für die meisten kleinen Roboter immer noch eine Herausforderung. Der Roboter kann über Hindernisse springen, indem er ein gepulstes elektrisches Signal anlegt. Er zieht sich zunächst zusammen und neigt dann seinen Körper (speichert dabei Energie), dehnt sich dann wie eine komprimierte Feder aus (gibt Energie ab) und springt über das Hindernis.

Zusätzlich zur terrestrischen Umgebung hat der kleine Roboter auch das Schwimmen gelernt. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner relativ geringen durchschnittlichen Dichte kann er ohne weitere Modifikation auf dem Wasser schwimmen (0,5 A, 20 Hz) schwimmt der Roboter mit einer maximalen Geschwindigkeit von 43 mm/s oder 4,8 Körperlänge/s. Bei weiteren Verbesserungen wird er in der Lage sein, die Geschwindigkeit von Fischen zu erreichen.

Papierportal:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32123-4

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonMehr als doppelt so schnell wie ein Gepard! Ein Absolvent der Zhejiang-Universität hat einen Soft-Roboter entwickelt, der schneller ist als ein F1-Rennwagen und wurde im Untermagazin „Nature“ veröffentlicht. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!