Insecten hebben doorgaans een verscheidenheid aan complexe exoskeletstructuren, die hen ondersteunen bij hun bewegingen en dagelijkse activiteiten. Het vervaardigen van kunstmatige exoskeletten voor op insecten geïnspireerde robots die passen bij de complexiteit van deze natuurlijk voorkomende structuren, is een belangrijke uitdaging op het gebied van robotica.

Hoewel onderzoekers verschillende fabricageprocessen en -technieken hebben voorgesteld om exoskeletten te produceren voor op insecten geïnspireerde robots, veel van deze methoden zijn extreem complex of zijn afhankelijk van dure apparatuur en materialen. Dit maakt ze onhaalbaar en moeilijk toepasbaar op grotere schaal.

Met dit in gedachten, onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Diego hebben onlangs een nieuw proces ontwikkeld om componenten te ontwerpen en te fabriceren voor op insecten geïnspireerde robots met exoskeletstructuren. Ze introduceerden dit proces, flexoskeletdruk genoemd, in een paper voorgepubliceerd op arXiv.

"Geïnspireerd door het exoskelet van insecten, presenteren we een nieuw fabricageproces genaamd 'flexoskelet'-printen dat snelle en toegankelijke fabricage van hybride stijve/zachte robots mogelijk maakt, ’ schreven de onderzoekers in hun paper.

Tot dusver, hybride robots met zowel stijve als zachte componenten zijn meestal gebouwd met behulp van dure materialen en 3D-printers, evenals meerstaps giet- en machineprocessen. In hun studie hebben het onderzoeksteam van UC San Diego ging op zoek naar een nieuwe fabricagemethode die goedkoper en gemakkelijker te gebruiken is.

Flexoskelet afdrukken, de methode die ze ontwikkelden, vertrouwt op een aanpassing van een 3D-printer van fused deposition material (FDM) van consumentenkwaliteit, wat zorgt voor een extreem sterke hechtsterkte tussen het afgezette materiaal en de flexibele basislaag van de printer. Dit proces kan worden gebruikt om exoskeletten te maken voor op insecten geïnspireerde robots met verschillende vormen en morfologieën.

Opmerkelijk, de door de onderzoekers voorgestelde fabricagebenadering kan door zowel beginnende als ervaren gebruikers worden gebruikt, omdat het vrij eenvoudig en gemakkelijk te begrijpen is. Het is ook veel betaalbaarder dan alternatieve fabricagemethoden, omdat de materialen en apparatuur waarop het vertrouwt aanzienlijk goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar zijn.

In hun studie hebben het team demonstreerde de haalbaarheid van hun aanpak door deze te gebruiken voor het ontwerpen en testen van een breed scala aan canonieke flexoskeletelementen. Vervolgens combineerden ze alle elementen die ze produceerden tot een wandelende vierbenige robot met een flexibele exoskeletstructuur.

"De benadering die we hebben ontwikkeld, is sterk afhankelijk van de onderlinge relaties tussen driedimensionale geometrie van oppervlaktekenmerken en hun bijdragen aan de lokale mechanische eigenschappen van dat onderdeel, " schreven de onderzoekers in hun paper. "We voorzien dat deze methode een nieuwe klasse van bio-geïnspireerde robots mogelijk zal maken met de nadruk op de onderlinge relaties tussen mechanisch ontwerp en voortbeweging."

In de toekomst, het nieuwe ontwerp- en fabricageproces dat door dit team van onderzoekers is bedacht, zou de ontwikkeling van talloze op insecten geïnspireerde robots mogelijk maken. Omdat de techniek veel eenvoudiger en goedkoper is dan de meeste bestaande methoden, het kan ook bestaande of nieuwe robots makkelijker opschalen, hun kansen vergroten om in grotere hoeveelheden te worden geproduceerd en op de markt te verschijnen.

© 2019 Wetenschap X Netwerk