Studie byla nedávno publikována v časopise Science Robotics. Stejný tým také v září loňského roku představil okřídlený mikroprocesor; jednalo se o nejmenší létající objekt, který kdy člověk vytvořil (zveřejněno na obálce časopisu Nature).
"Robotika je vzrušující oblast výzkumu a vývoj robotů v mikroměřítku je zábavné téma pro akademický výzkum," řekl John A. Rogers, který vedl experimentální práce. "Mikroroboty si můžete představit jako agenty pro opravu nebo montáž malých konstrukcí či strojů v průmyslu nebo jako chirurgické asistenty pro čištění ucpaných tepen, zastavení vnitřního krvácení nebo odstranění rakovinných nádorů - to vše při minimálně invazivních zákrocích.
"Naše technologie umožňuje různé způsoby řízeného pohybu a dokáže se pohybovat průměrnou rychlostí poloviny délky svého těla za sekundu," dodal Yonggang Huang, který vedl teoretickou práci. "Toho je u pozemských robotů v tak malém měřítku velmi náročné dosáhnout."
Rogers, průkopník v oblasti bioelektroniky, je ředitelem Querrey Simpson Institute for Bioelectronics (QSIB) a profesorem Louise Simpsona a Kimberly Querreyové na Northwestern University v oboru materiálové vědy a inženýrství, biomedicínského inženýrství a neurochirurgie. Huang působí jako klíčový člen QSIB a je profesorem Jana a Marcie Achenbachových na katedře strojního inženýrství a stavebního a environmentálního inženýrství na McCormickově univerzitě.
Krab, který je menší než blecha, není poháněn složitými stroji, hydraulikou ani elektřinou. Místo toho je jeho síla založena na elastické pružnosti jeho těla. Výzkumníci použili ke konstrukci robota materiál ze slitiny s tvarovou pamětí, který se po zahřátí transformuje do svého "zapamatovaného" tvaru. V tomto případě vědci robota rychle zahřáli na několika cílených místech po celém jeho těle pomocí skenovaného laserového paprsku. Po ochlazení tenká vrstva skla pružně obnoví deformovaný tvar příslušné součásti konstrukce.
Jak robot přechází z jedné fáze do druhé - z deformovaného do vzpomínaného tvaru a zpět - vytváří lokomoce. Laser nejenže dálkově ovládá robota a aktivuje ho, ale směr laserového snímání určuje také směr chůze robota. Například skenování zleva doprava způsobí, že se robot pohybuje zprava doleva.
"Protože jsou tyto struktury tak malé, je rychlost ochlazování velmi rychlá," vysvětlil Rogers. "Ve skutečnosti zmenšení rozměrů těchto robotů umožňuje jejich rychlejší chod."
Při výrobě tak malého zvířátka se Rogers a Huang obrátili na techniku, kterou představili před osmi lety - metodu sestavování pop-up inspirovanou dětskou vyskakovací knížkou.
Nejprve tým vyrobil předchůdce chodících krabů v plochých, rovinných geometriích. Poté tyto prekurzory nalepili na mírně natažený gumový substrát. Když se natažený substrát uvolní, dojde k řízenému prohýbání, které způsobí, že krab "vyskočí" do přesně definovaných trojrozměrných tvarů.
Díky této výrobní metodě mohl tým ze Severozápadní univerzity vyvinout roboty různých tvarů a velikostí. Proč právě krab s kukadly? Za to můžeme poděkovat studentům Rogersovi a Huangovi.
"Díky těmto montážním technikám a koncepcím materiálů můžeme postavit chodící roboty téměř libovolné velikosti nebo 3D tvarů," řekl Rogers. "Studenti se však cítili inspirováni a pobaveni pohyby malých krabů plazících se do stran. Byl to tvůrčí rozmar."
Zdroj: DOI: 10.1126/scirobotics.abn0602 (i.f. 23,7)
Foto: Chandler Cruttenden, Unsplash
Více z robotiky na CZECHSIGHT:
Peter Kutsos
Veronika Zvolská
Vstup do diskuze