Met zijn lage plafond gedrapeerd in zachte, groen gaas, Het laboratorium van Jianguo Zhao op de Powerhouse Energy Campus van de Colorado State University is moeilijk te missen. Kijk hoe het lab loopt, grijpen, vliegen, neerstrijken, vormveranderende robots in beweging, en de reden voor het net wordt maar al te duidelijk.

Gelukkig voor voorbijgangers de meeste machines die om het lab heen ritsen passen in één hand en veroorzaken nauwelijks herrie. Behalve klein zijn, deze robots hebben nog iets gemeen:ze zijn ontworpen om van vorm te veranderen als reactie op hun omgeving. Dat is het verbindende thema van dit levendige ingenieurslab:adaptieve robotica.

"We zouden ze transformatoren kunnen noemen, " zegt niet-gegradueerde onderzoeker Brandon Tighe, grijnzend. ‘Maar als we dat zouden doen, we zouden waarschijnlijk kinderen voor de deur hebben staan." Wat niet per se een slechte zaak zou zijn - de ingenieurs vertellen graag waar ze aan werken, ten slotte, en brachten enkele van hun robots vorige maand naar de Little Shop of Physics Open House. Maar de dagelijkse sleur van het ontwerpen en testen van robots is beslist minder glamoureus dan de films je willen doen geloven.

On the fly wisselen

Het doel van Zhao's lab is om kleine, lichtgewicht robots die zichzelf kunnen herconfigureren in reactie op een behoefte. "In het algemeen, als je een robot hebt, de mechanische structuur is vast, " zegt Zhao, een assistent-professor bij de afdeling Werktuigbouwkunde. "Als we de mechanische structuur in een oogwenk kunnen veranderen, zonder de robot opnieuw te ontwerpen, dit is best handig, vooral als de robot erg klein is... Ik denk niet dat veel mensen dat proberen."

Zhao's geest gaat naar militaire toepassingen, milieu Controle, of zoek- en reddingsoperaties. Denk klein, draadloos verbonden robots die kunnen worden ingezet in een rampgebied, behendig obstakels omzeilen en de vorm van hun gewrichten veranderen, zonder energie te verbruiken, om verschillende terreinen te weerstaan.

federale steun

Zhao's inspanningen worden ondersteund door verschillende federale subsidies. Onder hen is $ 500, 000 van de National Science Foundation die hij deelt met Bo Cheng in Penn State om vliegende robots te ontwikkelen die kunnen neerstrijken als een insect. Afgestudeerde student Haijie Zhang leidt die inspanning. Vorig jaar, Zhao kreeg ook NSF-ondersteuning voor een vormveranderende robot met poten die verschillende bewegingen kan uitvoeren, zoals een kikker zijn poten gebruikt om te zwemmen en te springen. Dit schema zou uiteindelijk worden toegepast op een amfibische robot met benen die naadloos zouden kunnen veranderen om te zwemmen en lopen.

Bezoekers van het lab zullen deze en andere prototypes in actie zien. Bijvoorbeeld, afstudeerder Jiefeng Sun ontwerpt een robotgrijper die het oppervlak afwisselend zachter en stijver kan maken, alleen geholpen door kunstmatige spieren gemaakt van huishoudnaaigaren

In een andere hoek, Tighe demonstreert zijn "baby":een viervoetig lopend beest wiens voorste twee benen hij probeert om te zetten in ledematen die een object kunnen vastpakken.

Zulke werken in uitvoering brengen Zhao elke ochtend op en uit bed, net zoals toen hij voor het eerst verslaafd raakte aan robotica als student in China.

"Het leukste aan ons lab is samenwerken aan lastige problemen, " zegt hij. "Als we robots bouwen, je kunt de resultaten zien, maar het kost vallen en opstaan. Je kunt niet verwachten dat het de eerste keer werkt."