Stel je voor dat zwermen robotinsecten zich verplaatsen terwijl ze taken uitvoeren. Het klinkt misschien als sciencefiction, maar het is eigenlijk aannemelijker dan je zou denken. Onderzoekers van EPFL's School of Engineering hebben een zacht robotinsect ontwikkeld dat met 3 cm per seconde wordt voortgestuwd door kunstmatige spieren.

Het team ontwikkelde twee versies van deze zachte robot, genaamd DEAnsect. De eerste, vastgemaakt met ultradunne draden, is uitzonderlijk robuust. Het kan worden opgevouwen, geraakt met een vliegenmepper of geplet door een schoen zonder zijn bewegingsvermogen te beïnvloeden. De tweede is een ongebonden model dat volledig draadloos en autonoom is, weegt minder dan 1 gram en draagt ​​de batterij en alle elektronische componenten op zijn rug. Dit intelligente insect is uitgerust met een microcontroller voor hersenen en fotodiodes als ogen, waardoor het zwart-wit patronen kan herkennen, waardoor DEAnsect elke lijn op de grond kan volgen.

DEAnsect is ontwikkeld door een team van EPFL's Soft Transducers Laboratory (LMTS), werken met het Integrated Actuators Laboratory (LAI) en collega's van de Universiteit van Cergy-Pontoise, Frankrijk. Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap Robotica .

Trillingsaandrijving

DEAnsect is uitgerust met diëlektrische elastomeeractuators (DEA's), een soort haardunne kunstmatige spier die het door trillingen voortstuwt. Deze DEA's zijn de belangrijkste reden waarom het insect zo licht en snel is. Ze maken het ook mogelijk om over verschillende soorten terrein te bewegen, inclusief golvende oppervlakken.

De kunstmatige spieren bestaan ​​uit een elastomeermembraan dat is ingeklemd tussen twee zachte elektroden. De elektroden worden door elkaar aangetrokken als er spanning op staat, het samendrukken van het membraan, die terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer de spanning wordt uitgeschakeld. Het insect heeft zulke spieren aan elk van zijn drie poten. Beweging wordt gegenereerd door de spanning zeer snel in en uit te schakelen - meer dan 400 keer per seconde.

Het team gebruikte nanofabricagetechnieken om de kunstmatige spieren bij relatief lage spanningen te laten werken, door de dikte van het elastomeermembraan te verminderen en door zachte, sterk geleidende elektroden van slechts enkele moleculen dik. Door dit slimme ontwerp konden de onderzoekers de grootte van de stroombron drastisch verkleinen. "DEA's werken over het algemeen op enkele kilovolts, waarvoor een grote voedingseenheid nodig was, " legt LMTS-directeur Herbert Shea uit. "Ons ontwerp stelde de robot in staat, die zelf slechts 0,2 gram weegt, om alles wat het nodig heeft op zijn rug te dragen." "Deze techniek opent nieuwe mogelijkheden voor het brede gebruik van DEA's in robotica, voor zwermen intelligente robotinsecten, voor inspectie of reparatie op afstand, of zelfs voor het verkrijgen van een dieper begrip van insectenkolonies door een robot te sturen om tussen hen te leven."

"We werken momenteel aan een ongebonden en volledig zachte versie met Stanford University, ", zegt Shea. "Op de langere termijn, we zijn van plan om nieuwe sensoren en zenders op de insecten te plaatsen, zodat ze rechtstreeks met elkaar kunnen communiceren."