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Forscher entwickeln hüpfende und schwimmende Roboter mit elastischen Stäben

Wissenschaftler haben kleine Roboter entwickelt, die durch die Schnappbewegung gebogener elastischer Stäbe hüpfen und schwimmen können – ein Mechanismus, der für Roboter mit begrenzter Leistung vorteilhaft sein könnte.

Die in Science Advances veröffentlichte und gemeinsam von der UCLA und der University of Michigan geleitete Forschung zeigt, wie die Programmierung elastischer Strukturen zur Speicherung und Freisetzung von Energie kraftvolle, wiederholbare Bewegungen ohne hohe Motorleistung ermöglichen kann. Dieses Prinzip könnte auf Roboter angewendet werden, die komplexes Gelände navigieren, Hindernisse überwinden oder in Land- und Wasserumgebungen operieren.

Durch die Optimierung einer spiralförmigen Stabform maximierten die Forscher Energieschübe und schnelle Rücksetzungen. Die Studie ergab, dass die Form des Stabes und nicht seine Größe bestimmt, ob er scharf schnappt oder sich allmählich verformt, was darauf hindeutet, dass die Designregeln für Roboter von wenigen Millimetern Größe skalierbar sind.

Das Team baute Prototypen von Robotern, die diese Schnappstäbe, die mit einem rotierenden Motor verbunden sind, zum Hüpfen verwenden. Der Motor verdreht die gebogenen Stäbe, bis sie schnappen und Energie für den Antrieb freisetzen. Der Motor entdreht dann die Verdrehung, um sich auf den nächsten Schnapp vorzubereiten.

Ein froschähnlicher Prototyp mit einem Gewicht von etwa 0.25 lbs hüpfte erfolgreich auf verschiedenen Oberflächen wie Holz, Glas, Leder, Sand und Gras. Er konnte auch Stufen erklimmen und mit Paddelaufsätzen schwimmen.

Der Roboter zeigte Manövrierfähigkeit, indem er durch Anpassen der Rate seiner beiden Schnappstäbe wendete. Er wurde ferngesteuert, um einen Hindernisparcours zu navigieren und konnte mithilfe von Lichtsensoren autonom eine Lichtquelle ansteuern. Die Geschwindigkeit des Roboters war vergleichbar mit der einer jungen Unechten Karettschildkröte.

AI-samenvatting op basis van de bron.