Butelka keczupu inspiracją dla robotyków

fot. pixabay

Plastikowe butelki z keczupem posiadają zabudowany w nakrętce zawór, który otwiera się, aby wydzielić jego porcję. Gdy butelka zostaje ściśnięta zbyt mocno często dochodzi do nagłego wydostania się jej zawartości. Holenderscy naukowcy skopiowali ten mechanizm, aby stworzyć siłownik, który mógłby zostać wykorzystany w autonomicznych miękkich robotach.

Zaprojektowany przez zespół z Politechniki w Eindhoven zawór histeretyczny naśladuje tendencję zaworów butelek keczupu do ich szybkiego i wielokrotnego otwierania i zamykania, nawet gdy ich zawartość jest płynnie i równomiernie wyciskana. Taka reakcja może wydawać się niepożądana, jak ma to miejsce w przypadku korzystania z butelek keczupu, jednak jej wykorzystanie w robocie pozwala na stworzenie nietypowego napędu.

Naukowcy wyszli z założenia, że gdyby powietrze zostało przepompowane przez taki zawór do miękkiej pneumatycznej nogi lub palca, nagłe dostarczenie powietrza spowodowałoby, że kończyna robota wielokrotnie rozszerzyłaby się i kurczyła, tym samym cyklicznie poruszając. Co więcej, ruch byłby inicjowany przez prosty mechanizm analogowy bez potrzeby angażowania bardziej złożonej i energochłonnej elektroniki. Jest również możliwe, że pompa powietrza mogłaby zostać uruchomiona przez zmiany w otoczeniu robota, eliminując potrzebę zewnętrznego sterowania.

Zawór histeretyczny składa się z płaskiej silikonowej podstawy z wyciętymi laserowo szczelinami. Klapki utworzone przez szczeliny pozostają zamknięte, dopóki ciśnienie powietrza znajdującego się tuż za nimi nie osiągnie określonego progu, po czym otwierają się i uwalniają gaz. Następnie zamykają się ponownie, a cykl się powtarza.

Nieoczekiwanie odkryto, że gdy dwa takie same zawory podłączone są do jednej pompy, mają tendencję do otwierania się i zamykania w sposób naprzemienny. Wykorzystując ten efekt, naukowcy stworzyli miękkiego robota, który porusza się na czterech kroczących nogach. Opracowali także robotyczną rękę, która sekwencyjnie uderza swoimi pneumatycznymi palcami.

Artykuł na temat badań, został opublikowany w czasopiśmie Matter. Konstrukcje badaczy można natomiast zobaczyć w akcji na poniższym filmie.

(rr)