Onderzoekers van de Washington State University hebben twee insectachtige robots ontwikkeld: een mini-bug en een waterloper. Deze robots zijn volgens de onderzoekers de kleinste, lichtste en snelste volledig functionele micro-robots tot nu toe. Hun ontwikkeling opent nieuwe mogelijkheden in verschillende toepassingen, waaronder kunstmatige bestuiving, zoek- en reddingsacties, omgevingsmonitoring, microfabricage en door robots ondersteunde chirurgie.
De mini-bug weegt slechts acht milligram, en de waterstrijder is met 55 milligram iets zwaarder. Beide robots kunnen bewegen met een snelheid van ongeveer zes millimeter per seconde. Deze snelheid is weliswaar indrukwekkend voor microrobots van deze omvang, maar is nog steeds langzamer vergeleken met hun biologische tegenhangers zoals mieren, die zich tot een meter per seconde kunnen voortbewegen.
Een belangrijke innovatie bij deze robots zijn hun kleine actuatoren, die beweging vergemakkelijken. Conor Trygstad, promovendus aan de WSU School of Mechanical and Materials Engineering en hoofdauteur van het onderzoek, gebruikte een nieuwe fabricagetechniek om deze actuatoren te miniaturiseren tot minder dan een milligram. Deze prestatie heeft geleid tot de creatie van de kleinste en snelste actuatoren voor microrobotica, zoals aangegeven door Néstor O. Pérez-Arancibia, die het project leidde.
De actuatoren maken gebruik van een legering met vormgeheugen, die bij verhitting van vorm kan veranderen en daarna naar hun oorspronkelijke vorm kan terugkeren. Deze technologie, die geen bewegende delen of draaiende componenten bevat, wordt vanwege de trage respons doorgaans niet gebruikt in grootschalige robotica. In deze microrobots zijn de actuatoren echter samengesteld uit twee kleine draadjes van een vormgeheugenlegering, met een diameter van slechts 1/1000 inch, die snel kunnen worden verwarmd en gekoeld. Hierdoor kunnen de robots hun onderdelen tot 40 keer per seconde verplaatsen en meer dan 150 keer hun gewicht tillen.
De Shape Memory Alloy (SMA)-technologie biedt ook het voordeel dat er minimale elektriciteit of warmte nodig is om te werken, waardoor deze energiezuiniger is dan andere robotbewegingstechnologieën.
Een interessant aspect van dit onderzoek is Trygstads inspiratie uit de natuur. Als fervent vliegvisser heeft hij waterlopers nauwlettend geobserveerd en streeft hij ernaar hun efficiënte roeibewegingen na te bootsen. Terwijl de WSU-waterstrider-robot momenteel een vlakke flapperende beweging gebruikt, is het doel om de efficiëntere beweging van het natuurlijke insect na te bootsen. Verder werkt het team aan het creëren van een robot van het waterstrider-type die zowel boven als net onder het wateroppervlak kan navigeren. Ze onderzoeken ook het gebruik van kleine batterijen of katalytische verbranding om deze robots volledig autonoom en onafhankelijk van externe energiebronnen te maken.
Krediet: WSU-fotoservices
