Roboter eignen sich hervorragend zum Erkunden von Land, Meer, Himmel und Weltraum, aber sie sind nicht sehr gut darin, sich im Boden zu bewegen, vielleicht zu graben. Nun, die Ingenieure vonUC Santa Barbara (UCSB) sowie Georgia Tech Sie haben einen Roboter entwickelt schlangenartig, das verschiedene Methoden verwendet, um sich in weichen Sand oder Boden zu graben.
Schlangen sind seit langem eine Inspiration für Roboter, dank ihrer relativen Einfachheit, aber ihrer Vielseitigkeit in der Bewegung. Als solche wurden sie verwendet nach Gegenständen greifen oder erkunden Sie Umgebungen wie Sanddünen, Meeresboden , Rohre, tote Atomkraftwerke und sogar der menschliche Körper.
„Die größte Herausforderung bei der Bewegung im Gelände sind einfach die beteiligten Kräfte“, sagt er he Nikolaus Naclerio, Forscher im Labor des Maschinenbauprofessors UC Santa Barbara Elliot Hawkes, (auf foto) Hauptautor der Studie.
Das größte Hindernis ist natürlich der viel größere Widerstand des Bodens. Auch in „körnigen“ Materialien wie Sand ist es im Vergleich zu Wasser oder Luft viel Arbeit. Die vom UCSB- und Georgia Tech-Team entwickelte Roboterschlange kann das Problem auf verschiedene Weise angehen.
Eine Roboterschlange, die sich auskennt
Das neue Design beginnt mit einem weichen Roboter, der sich bewegt, indem er an einem seiner Enden „herausspringt“. Das hilft bereits bei unterirdischen Missionen: Da die Spitze das einzige bewegliche Teil ist, ist die Reibung viel geringer, als wenn sich der ganze Körper bewegt. Damit sich der Schlangenroboter noch leichter bewegen kann, ist an seiner Spitze eine Blasvorrichtung angebracht: Damit macht sich der Roboter auf den Weg.
Aber es gibt noch eine andere Herausforderung: Während er sich horizontal durch den Sand bewegte, neigte der Schlangenroboter dazu, sich aufzurichten, bis er wieder an die Oberfläche auftauchte. Es ist grundlegende Physik: Die geringe Sandmenge über dem Roboter erzeugt viel weniger Druck als der verdichtete Sand darunter.
Um dies zu beheben, stellte das Team sicher, dass der Roboter auch Luft nach unten schoss, um die Reibung zu reduzieren. Das Hinzufügen eines vorderen Keils trug auch dazu bei, die Fahrt zu erleichtern.
Das Endergebnis?
ist ein kleiner Roboter, der sich relativ leicht durch trockene und körnige Medien bewegen kann. Es kann Hindernissen ausweichen, indem es sich wie eine Schlange windet und dreht oder indem es in den Sand taucht und auf der anderen Seite wieder auftaucht.
Das Team sagt, dass sich dieses Design für Bodenproben und die Installation von unterirdischen Rohren und Kabeln als nützlich erweisen könnte.
