Insectrobot navigeert behendig door doolhof

Voor een spin is het appeltje eitje: tegen de muur op rennen en zelfs ondersteboven over het plafond lopen is geen enkel probleem. Het beestje bezit over kleverige voetzolen waarmee hij zich kan hechten aan het oppervlak. Ingenieurs hebben nu dankbaar gebruik gemaakt van dit fenomeen. Zo hebben zij het principe achter deze voetzolen, ook wel elektrostatische adhesie genoemd, gebruikt om een robot op insectenschaal te creëren. Dit robotje kan draaien en uitwijken met de behendigheid van een cheeta en kan daarmee complexe terreinen doorkruisen en onverwachte obstakels vermijden.

Eerder had het team al een robot ontworpen ter grootte van een kakkerlak die in staat was om over een plat oppervlakte te rennen met een snelheid van vier kilometer per uur, wat bijna de snelheid van een levende kakkerlak is. Het dunne gelaagde materiaal waaruit de robot opgebouwd was, kan buigen en samentrekken met behulp van elektrische spanning. In de huidige studie zijn er twee elektrostatische voetzolen aan het ontwerp toegevoegd. Deze voetzolen verhogen de elektrostatische kracht tussen voetzool en oppervlak, waardoor de voetzool steviger aan het oppervlak blijft kleven.

Om zijn behendigheid te demonstreren, hebben de onderzoekers het robotje in een Lego-doolhof geplaatst. De robot navigeerde eenvoudig door het doolhof heen en ontweek zelfs vallend puin. Een bijkomend voordeel van het eenvoudige ontwerp is dat de robot veel kan hebben: zelfs wanneer een persoon van 55 kilo op de robot zou gaan staan, loopt hij vrolijk verder. Door deze eigenschappen zou de insectrobot ideaal kunnen zijn voor het uitvoeren van zoek- en reddingsoperaties of het onderzoeken van andere gevaarlijke situaties, zoals het opsporen van potentiële gaslekken.

Expert op het gebied van zachte robotica Michaël Wiertlewski (TU Delft): ‘Bij deze vorm van ‘soft robotics’ is er gebruik gemaakt van rubber en siliconen in plaats van metaal. Deze constructie maakt de robots bij uitstek geschikt voor interactie met complexe omgevingen. Dit werk is vooral interessant omdat het de voortbewegingssnelheid en behendigheid van de robots aanzienlijk verhoogt. Hierdoor zouden de robotjes bijvoorbeeld ingezet kunnen voor de inspectie van leidingen. Daarnaast zou een groep robotjes een gebied in kaart kunnen brengen: honderden robotten zouden het veld ingestuurd kunnen worden, waarbij elk robotje zijn eigen gebiedje verkent’.

‘Het team heeft verschillende aspecten van engineering gecombineerd uit de materiaalwetenschappen, elektronica en biomechanica. Naar mijn mening is dit integratieve ontwerp de beste manier is om een toekomst mogelijk te maken waarin deze zachte robots interacties aan kunnen gaan met kwetsbare objecten of veilig naast mensen kunnen werken. Wel zijn er nog wat uitdagingen die moeten worden opgelost. Zo is deze robot nog steeds beperkt tot vlakke terreinen, wat buiten de grenzen van een laboratorium niet gebruikelijk is.’

Beeld: UC Berkeley photo courtesy of Jiaming Liang & Liwei Lin