Technische onderzoekers van de Universiteit van Toronto hebben een miniatuurrobot gemaakt die kan kruipen met inchworm-achtige bewegingen. De onderliggende technologie zou ooit industrieën kunnen transformeren van luchtvaart naar slimme wearables.

Professor Hani Naguib en zijn groep zijn gespecialiseerd in slimme materialen. Een onderzoekslijn van hun onderzoek richt zich op elektrothermische actuatoren (ETA's), apparaten gemaakt van gespecialiseerde polymeren die kunnen worden geprogrammeerd om fysiek te reageren op elektrische of thermische veranderingen.

Bijvoorbeeld, een ETA kan worden geprogrammeerd om spierreflexen na te bootsen, gespannen als het koud is en ontspannend als het warm is.

Naguib en zijn team passen deze technologie toe op robotica, het creëren van 'zachte' robots die kunnen kruipen en krullen. Ze geloven dat deze op een dag de omvangrijke en met metaal beklede bots in de verwerkende industrie kunnen vervangen.

"Direct, de robots die je in de industrie aantreft zijn zwaar, solide en afgescheiden van arbeiders op de fabrieksvloer, omdat ze een veiligheidsrisico vormen, " legt Naguib uit.

"Maar de maakindustrie moderniseert om aan de vraag te voldoen. de nadruk ligt op het integreren van mens-robot interacties, "voegt hij eraan toe. "Zacht, aanpasbare robots kunnen die samenwerking benutten."

Hoewel responsieve materialen al tientallen jaren worden bestudeerd, het team heeft een nieuwe benadering ontdekt om ze te programmeren, resulterend in de inchworm-beweging gedemonstreerd in een artikel dat onlangs is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

"Bestaand onderzoek documenteert de programmering van ETA's vanuit een vlakke rusttoestand. De vormprogrammeerbaarheid van een tweedimensionale structuur is beperkt, dus de reactie is slechts een buigende beweging, " legt promovendus Yu-Chen (Gary) Sun uit, hoofdauteur van de krant.

Daarentegen, Sun en zijn co-auteurs creëerden een ETA met een driedimensionale rusttoestand.

Ze gebruikten een thermisch geïnduceerde, stress-ontspannings- en uithardingsmethode die veel meer mogelijkheden opent in vorm en beweging.

"Wat ook nieuw is, is de kracht die nodig is om de beweging van de inchworm te induceren. De onze is efficiënter dan alles wat tot nu toe in onderzoeksliteratuur heeft bestaan, " zegt Zon.

Naguib zegt dat deze programmeerbare, van vorm veranderende zachte robots niet alleen een revolutie teweeg zullen brengen in de maakindustrie:ze kunnen ook nuttig zijn op gebieden als beveiliging, luchtvaart, chirurgie en draagbare elektronica.

"In situaties waar mensen in gevaar zouden kunnen zijn - een gaslek of een brand - zouden we een kruipende robot kunnen uitrusten met een sensor om de schadelijke omgeving te meten, " legt Naguib uit. "In de ruimtevaart, we konden zien dat slimme materialen de sleutel zijn tot vliegtuigen van de volgende generatie met vleugels die veranderen."

Hoewel hij erop wijst dat het enige tijd zal duren voordat de wereld vliegtuigen met morphed-wing ziet, de meest directe impact zal worden gezien in draagbare technologie.

"We werken eraan om dit materiaal op kledingstukken toe te passen. Deze kledingstukken zouden samendrukken of loslaten op basis van lichaamstemperatuur, die therapeutisch kunnen zijn voor atleten, ", zegt Naguib. Het team onderzoekt ook of slimme kleding gunstig kan zijn voor ruggenmergletsels.

In het komende jaar, Het team van Naguib is gericht op het versnellen van de responsieve kruipbeweging, en kijken naar andere configuraties.

"In dit geval, we hebben het getraind om te bewegen als een worm, "zegt hij. "Maar onze innovatieve aanpak betekent dat we robots kunnen trainen om veel bewegingen na te bootsen, zoals de vleugels van een vlinder."