Dispositivo diminuto pode pular 23 vezes o seu comprimento corporal

Springtails, pequenos insetos frequentemente encontrados rastejando através de lixo de folhas e solo de jardim, são jumpers especializados. Inspirados por esses hexápodes de salto, os roboticistas da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAs) fizeram um robô caminhando e saltando que ultrapassa os limites do que os pequenos robôs podem fazer.

Publicado em Robótica científicaa pesquisa vislumbra um futuro em que microrobôs ágeis podem rastejar por pequenos espaços, deslizar por um terreno perigoso e sentir seus ambientes sem intervenção humana.

O novo robô de Harvard foi criado no laboratório de Robert J. Wood, o professor de engenharia de Harry Lewis e Marlyn McGrath e ciências aplicadas em mares. É uma modificação do Harvard Ambulatory Microrobot (HAMR), uma plataforma microrobótica originalmente modelada após a barata hábil e difícil de matar.

Agora, Hamr está equipado com uma fúcula robótica-o apêndice bifurcado, semelhante a uma cauda, ​​escondido sob o corpo de um springtail que empurra o chão para enviá-lo para o ar.

“Springtails são interessantes como inspiração, dada a sua onipresença, espacial e temporalmente, em escalas evolutivas”, disse Wood. “Eles têm esse mecanismo único que envolve um contato rápido com o solo, como um soco rápido, para transferir impulso e iniciar o salto”.

Para ir no ar, o robô usa o que é chamado de atuação da primavera mediada por trava, na qual a energia potencial é armazenada em um elemento elástico-a furcula-que pode ser implantada em milissegundos como uma catapulta. Esse fenômeno físico é encontrado várias vezes na natureza, não apenas em Springtails: da língua flicking de um camaleão até o apêndice de matança de presas de um camarão de Mantis.

A equipe de Wood criou anteriormente um robô de perfuração inspirado em camarão. “Parecia natural tentar explorar o uso de um mecanismo semelhante, juntamente com insights de saltos de springtail, para pequenos robôs de salto”, disse Wood.

O Furcula do Springtail também é elegantemente simples, composto por apenas duas ou três unidades vinculadas. “Acho que a simplicidade é o que inicialmente me encantou para explorar esse tipo de solução”, disse o primeiro autor e ex -colega de pesquisa do Seas, Francisco Ramirez Serrano.

A equipe usou os fluxos de trabalho simplificados de microfabricação foram pioneiros no laboratório de madeira para desenvolver o robô de clipe de clipe de papel do tamanho de uma palma que pode andar, pular, escalar, atacar e até retirar objetos.

O robô demonstra alguns dos saltos mais longos e mais altos de qualquer robô existente em relação ao comprimento do corpo; Seu melhor desempenho é de 1,4 metros, ou 23 vezes o seu comprimento. Por outro lado, um robô semelhante pode pular duas vezes até agora, mas supera o robô de Harvard em 20 vezes.

“Os microrobôs existentes que se movem em terrenos planos e saltam não possuem quase a agilidade que nossa plataforma”, disse Serrano.

A equipe incorporou simulações detalhadas de computador no design do robô para ajudá -lo a pousar de maneira ideal todas as vezes, controlando com precisão os comprimentos de seus vínculos, a quantidade de energia armazenada nelas e a orientação do robô antes da decolagem.

Empacotar todos os tipos de habilidades atléticas em um robô leve está empolgado com um futuro em que robôs como os deles poderiam atravessar lugares que os humanos não podem ou não deveriam.

“A caminhada fornece um modo de locomoção precisa e eficiente, mas é limitado em termos de travessia de obstáculos”, disse Wood. “O salto pode superar os obstáculos, mas é menos controlado. A combinação dos dois modos pode ser eficaz para navegar em ambientes naturais e não estruturados”.