Stworzyli wodnego robo-owada, który wykorzystuje wyjątkową technologię

Zespół naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Waszyngtonie, kierowany przez prof. Néstora O. Péreza-Arancibię i doktoranta inżynierii Conora Trygstada, stworzył wyjątkowego robota WaterStrider oraz minirobota MiniBug.

WaterStrider ma 22 mm długości (MiniBug ma zaledwie 8,5 mm) i waży jedynie 56 miligramów. Korpus tego robo-owada wykonany jest przede wszystkim z włókna węglowego. Posiada cztery mini-nogi, które przypominają dyski, właśnie dzięki nim utrzymuje się na wodzie. Wykorzystują one właściwości napięcia powierzchniowego.

Wyjątkowym fragmentem urządzenia jest siłownik z pamięcią kształtu, który porusza dwoma ramionami/płetwami. System ten ma wielkość zaledwie 7 mm i jak wskazują badacze, jest to najmniejsze urządzenie tego typu, jakie kiedykolwiek stworzono.

W siłowniku znajdują się dwa malutkie przewody wykonane ze stopu tytanu i niklu. Po ich podgrzaniu kurczą się, lecz po ostygnięciu powracają do normalnego, wydłużonego stanu domyślnego. Ogrzanie przewodów następuje pod wpływem działania prądu elektrycznego - kiedy prąd przestaje płynąć, przewody stygną i powracają do stanu wyjściowego.

Robot jest w stanie machać swoimi ramionami z prędkością do 40 razy na sekundę, dzięki czemu po wodzie może przemieszczać się z prędkością około 6 mm na sekundę. Jak powiedział Conor Trygstad: - To szybko w porównaniu z innymi mikrorobotami w tej skali, chociaż nadal pozostaje w tyle za ich biologicznymi krewnymi.

Co ciekawe, siłownik w innej konfiguracji może podnieść 155-krotność własnego ciężaru. Obecnie trwają prace nad włączeniem do robota specjalnego zasilacza. Prof. Néstor O. Pérez-Arancibia dodał: - Siłowniki są najmniejszymi i najszybszymi, jakie kiedykolwiek opracowano na potrzeby mikrorobotyki.

Jednocześnie specjaliści będą dążyć do opracowania innych robotów, które będą inspirowane owadami. Chcą, aby urządzenia te mogły poruszać się zarówno na wodzie, jak i pod wodą. Specjaliści uważają, że ich rozwiązania mogą zostać wykorzystane w przyszłości do sztucznego zapylania roślin, czy do poszukiwania ludzi w trudnodostępnych miejscach i ich ratowania. Natomiast siłownik mógłby zostać wykorzystany w chirurgii wspomaganej przez roboty, lub w mikrofabrykacji.

Jak piszą naukowcy w swoim artykule naukowym: "Przewidujemy stworzenie autonomicznych robotów w skali milimetrowej, które mogą współpracować w rojach w celu wykonywania zadań, takich jak sztuczne zapylanie, zwalczanie plag owadów, pomiary rolnicze, poszukiwania i ratownictwo, monitorowanie środowiska, mikrofabrykacja i inne operacje wspomagane przez roboty".

Dodają także: "Aby roboty w skali milimetrowej mogły wykonywać złożone zadania i działać autonomicznie, muszą wydajnie generować duże siły w stosunku do swoich rozmiarów i masy".

Jednocześnie warto zauważyć, że inżynierowie od kilku lat pracują nad małymi wodnymi robotami. Tutaj należy wymienić m.in. roboty, które poruszą się poprzez manipulowanie napięciem powierzchniowym, lub poprzez folię wrażliwą na ciepło.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the IEEE Robotics and Automation Society's International Conference on Intelligent Robots and Systems.