Robotyka i Origami

W świecie, w którym robotyka przeplata się z życiem codziennym, nowe przełomowe odkrycie zespołu inżynierów z University of Colorado Boulder, otwiera drogę do rewolucji w wielu dziedzinach, w których potrzebna jest niezwykła precyzja. Nowy miniaturowy robot łączy w sobie potencjał technologii i mikrobiologii.

Zespół, pod kierownictwem Kaushika Jayarama i doktoranta Heiko Kabutza, opracował miniaturowego robota, który posiada podobne atrybuty adaptacji i zwinności jakie posiadają pająki. Robot ten, znany jako mCLARI, jest świadectwem potencjału mikrobiologii w zaawansowanej robotyce.

Mierzący zaledwie 2 centymetry i ważący niewiele więcej niż gram, mCLARI jest cudem miniaturyzacji. Pomimo swoich niewielkich rozmiarów, dysponuje on jedynie o 20 proc. mniejszą mocą silnika niż jego poprzednik CLARI. Może osiągać prędkości do 60 milimetrów na sekundę, co stanowi trzykrotność długości jego ciała na sekundę.

Ta szybkość i zwinność, czyni mCLARI idealnym kandydatem do nawigacji w chaotycznych i nieprzewidywalnych miejscach katastrof. Sekret sukcesu mCLARI tkwi w jego innowacyjnym designie, opartym na technikach podobnych do składania papieru – origami i produkcja wielowarstwowa. Metody te pozwoliły na zmniejszenie długość robota o 60 proc.  i jego wagi o 38 proc., w porównaniu do poprzednika, bez utraty wydajności. Cztery moduły nóg robota są sterowane niezależnie, każdy z dwoma stopniami swobody, czyli liczbą sposobów, na jakie obiekt może poruszać się w przestrzeni.

Nogi robota zasilane są przez generatory piezoelektryczne. Są one połączone w zamknięty łańcuch kinematyczny za pomocą pasywnych przegubów nadwozia. Konstrukcja ta pozwala na bierną podatność ciała, umożliwiając robotowi dostosowanie swojego kształtu do ograniczeń zewnętrznych i poruszanie się w ciasnych przestrzeniach z możliwością skompresowania ciała do 50% jego podstawowego kształtu.

Projekt mCLARI można wdrożyć w wielu obszarach naszego życia. Jego zdolność do pasywnego przekształcania i poruszania się w ograniczonych przestrzennie przestrzeniach otwiera nowe możliwości w zakresie działań poszukiwawczo-ratowniczych, monitorowania środowiska, a nawet interwencji chirurgicznych.

Odkształcalny charakter robota pozwala mu w razie potrzeby nieco urosnąć, utrzymać większy ciężar i zintegrować dodatkowe czujniki, co wydłuża jego żywotność i zwiększa stabilność. Zespół badawczy skupił się na przełożeniu zasad biologicznych na systemy inżynieryjne, w wyniku czego powstało laboratorium wypełnione robotami inspirowanymi różnymi stawonogami.

Głównym zainteresowaniem naukowców jest zrozumienie cech fizycznych i ruchów zwierząt oraz budowanie robotów inspirowanych biologią, zdolnych do zaspokajania potrzeb społecznych. Wraz z postępem technologii potencjalne zastosowania robotów takich jak mCLARI są nieograniczone. Od wspierania misji poszukiwawczo-ratowniczych po wykonywanie złożonych zadań w środowiskach przemysłowych, roboty te mogą zrewolucjonizować różne gałęzie przemysłu i poprawić jakość życia wielu osób.

Dzięki niedawnym postępom w miniaturyzacji, roboty inspirowane pająkami są teraz bardziej dostępne i praktyczne w zastosowaniach w świecie rzeczywistym, co stanowi znaczący postęp w technologii robotyki.

Szymon Ślubowski