Švýcarského robotického hmyzu se jen tak nezbavíte!

Vědci na Spolkové polytechnické škole v Lausanne (EPFL) vyvinuli měkké roboty připomínající hmyz. Jsou poháněné aktuátory s dielektrickými elastomery a přežijí i opakovaný úder plácačkou na mouchy.

Ultralehký robot DEAnsect se díky měkkým umělým „svalům“ pohybuje rychlostí až kolem 3 cm za sekundu a poradí si i s nerovným povrchem. Lze jej úderem zploštit nebo přeložit, aniž by ztratil schopnost pohybu. Robot byl vyvinutý ve dvou verzích. První verze je propojená se zdrojem energie ultratenkými vodiči a je nesmírně odolná. Robota můžete ohnout, udeřit plácačkou nebo na něj šlápnout, a on se po odlepení od povrchu pohybuje dál.

Druhá verze, zatím o něco méně odolná, je model bez napájecích vodičů. Je naprosto samostatný, váží méně než gram a baterii a elektrické součásti si nese na zádech. Inteligentní hmyz má místo mozku mikroovladač a místo očí fotodiody. Dokáže rozpoznávat černobílé tvary a díky tomu je možné jej navádět například čarou namalovanou na zemi.

Robotický hmyz DEAansect vyvinul tým z laboratoře měkkých snímačů na EPFL společně s laboratoří pro integrované aktuátory ze stejné školy a také s kolegy z francouzské univerzity Cergy-Pontoise. Kompletní studie vyšla v odborném časopise Science Robotics a můžete si ji přečíst zde.

Roboti DEAnsect jsou vybaveni aktuátory z dielektrických elastomerů, což jsou vlastně umělé svaly tenké jako vlas, které pohybují robotem pomocí vibrací. Právě díky těmto svalům je robot tak lehký a relativně rychlý. Jak to přesně funguje? Umělý sval je složený z membrány z elastomeru vložené mezi dvě měkké elektrody. Když jsou elektrody pod napětím, přitahují se k sobě navzájem, čímž membránu stlačují. Jakmile se napětí odpojí, elektrody se přestanou přitahovat a membrána se vrátí do původního tvaru. Robotický hmyz má těmito svaly vybavené všechny tři nohy. Pohyb pak vzniká velmi rychlým spojováním a přerušováním toku elektrického proudu, přibližně s frekvencí 400krát za sekundu. Výsledné vibrace elastické membrány pohánějí „brouka“ vpřed.

Nejvyšší rychlost „upoutaného“ robota, který váží 190 mg, je 18 mm za sekundu. Autonomní verze s 800 gramů nákladu baterií, elektroniky a čidel se pohybuje rychlostí 12 mm za sekundu a baterie vydrží na 14 minut pohybu. Je zajímavé, že když robota pomocí lepicí pásky fixujete v zakřiveném tvaru, výrazně se zvýší jeho rychlost až na 3 mm/s.

Badatelský tým vyvinul svaly pomocí různých nanotechnologií. Cílem bylo dosáhnout funkčnosti při relativně nízkém napětí. Za tím účelem bylo nutné snížit tloušťku elastické membrány a vyvinout měkké a zároveň vysoce vodivé elektrody s tloušťkou pouhých několik molekul. Díky tomu bylo možné zmenšit velikost zdroje energie. Autonomní verze robota si nese vlastní zdroj energie a váží přitom pouhých 0,2 gramu.

A využití takto malých hmyzích robotů? Roje inteligentního robotického hmyzu by například mohly na dálku provádět opravy různých zařízení. A mohly nám také pomoci lépe pochopit, jak fungují hmyzí kolonie – vyšleme tam hmyzí roboty na výzvědy!