17/05/2024
Door Ad Spijkers
Een op spinnenpoten geïnspireerde zacht exoskelet op millimeterschaal is mogelijk gemaakt door hydratatie en ladingstransport.
Onderzoekers van de University of Tartu (in het oosten van Estland) hebben een robotbeen gemaakt, gemodelleerd naar de poot van een komkommerspin. Een zachte robot, gemaakt in samenwerking met het Istituto Italiano di Tecnologia in Genua, zou in de toekomst kunnen bewegen waar mensen dat niet kunnen.
Spin als inspirator
In organismen is vloeistof datgene wat de organen, de bloedvaten en het bewegingsapparaat als geheel bindt. Hemolymfe, een bloedachtige vloeistof in het lichaam van een spin, maakt bijvoorbeeld spieractivatie en flexibiliteit van het exoskelet mogelijk. De komkommerspin die in Estland leeft, inspireerde wetenschappers om een complexe zachte robot te creëren. De zachte en stijve onderdelen zijn gemaakt om samen te werken en zijn met elkaar verbonden door een vloeistof.
Volgens de ontwerpers is er een goede reden om de zachte robot te ontwikkelen. In grote lijnen is hun doel om systemen te bouwen van zowel natuurlijke als kunstmatige materialen die net zo effectief zijn als bij dieren in het wild. Het robotbeen kan kwetsbare objecten aanraken en zich in dezelfde complexe omgevingen bewegen als een levende spin.
De onderzoekers hebben aangetoond hoe een robotvoet een meeldraad van een sleutelbloem, een spinnenweb en een stuifmeelkorrel aanraakt. Dit demonstreert het vermogen van de zachte robot om met zeer kleine en delicate structuren te communiceren zonder deze te beschadigen.
Opbouw
Het vervaardigde been heeft de grootte van een kleine vingernagel en bestaat uit een exoskelet van onder licht uithardende hars en een kunstspier van polypyrrool. Net als een natuurlijke spier wordt een zachte robot geactiveerd door een elektrisch signaal. Het gehele exoskelet bevat een elektrolytoplossing die zowel een stijvere pees van hars als een kunstmatige spier van elektroactief polymeer omringt.
De oplossing gedraagt zich als de hemolymfe bij spinnen en beïnvloedt zowel de eigenschappen van het exoskelet als de beweging. De vloeistof maakt het exoskelet flexibeler en het been begint te bewegen door de verandering in de vorm van het polymeer.
Zachte robotica is vaak geïnspireerd op dieren in het wild. Robots zullen in de toekomst kunnen opereren op plekken waar mensen niet kunnen of kunnen komen. Dat kan bijvoorbeeld als nanorobot die tijdens een operatie in het lichaam bewegen of op zoek gaan naar overlevenden in een rampgebied.
De wetenschappelijke publcatie vindt u hier.
Foto: Tartu University, Istituto Italiano di Tecnologia