24/07/2023
Door Ad Spijkers
De robot, geïnspireerd door babyschildpadden, kan onder het zand zwemmen en zichzelf ook uitgraven, dankzij zijn twee voorste ledematen.
De robot is het resultaat van verschillende experimenten uitgevoerd door een team van robotici aan de University of Californië San Diego (UCSD). Ze willen zand beter begrijpen en onderzoeken hoe robots er doorheen kunnen reizen. Zand is bijzonder uitdagend vanwege de wrijving tussen zandkorrels die tot grote krachten leidt en de moeite die het kost om obstakels te voelen. Zand schakelt tussen het gedrag als een vloeistof en dat als een vaste stof, afhankelijk van de situatie.
Babyschildpadden
Het team geloofde dat het observeren van dieren de sleutel zou zijn tot het ontwikkelen van een bot die in zand kan zwemmen en zichzelf ook uit zand kan graven. Nadat ze wormen hadden overwogen, kozen ze voor baby's van zeeschildpadden. Deze hebben vergrote voorvinnen waardoor ze na het uitkomen naar de oppervlakte kunnen komen. Schildpadachtige vinnen kunnen grote voortstuwingskrachten opwekken, de robot sturen en hebben het potentieel om obstakels te detecteren.
Wetenschappers begrijpen nog steeds niet helemaal hoe robots met vinachtige aanhangsels in zand bewegen. Ze moesten een robot bouwen die zowel sterk als gestroomlijnd is. Het onderzoeksteam van UC San Diego voerde uitgebreide simulaties en tests uit en kwam uiteindelijk uit op een taps toelopend carrosserieontwerp en een schopvormige neus..
Eigenschappen
De robot kan zich op een diepte van 12,5 cm in zand verplaatsen met een snelheid van 1,2 mm/s, zo'n 4 m/u. Dit lijkt langzaam, maar is vergelijkbaar met de snelheid van andere ondergrondse dieren zoals wormen en kokkels. De robot is uitgerust met krachtsensoren aan het uiteinde van zijn ledematen waarmee hij tijdens het rijden obstakels kan detecteren. Hij kan ongebonden werken en worden bestuurd via wifi.
De robot detecteert obstakels door veranderingen te volgen in het koppel dat wordt gegenereerd door de beweging van de flippers. Hij kan obstakels boven zijn lichaam detecteren, maar niet eronder of er direct voor. Om de robot op gelijke diepte in het zand te houden, ontwierpen de onderzoekers twee folieachtige oppervlakken, die ze terrafoils noemen, aan de zijkanten van de neus van de bot. Hierdoor konden ze de lift controleren, aangezien de robot de neiging had om zijn neus naar de oppervlakte te houden.
Ze testten de robot in een 1.50 m lange tank in het laboratorium en op La Jolla Shores, een strand in de buurt van de UC San Diego-campus. Ze ontdekten dat de robot langzamer vooruit ging in nat zand, dat meer weerstand biedt.
De volgende stappen zijn onder meer het verhogen van de snelheid van de robot en het daadwerkelijk in het zand te laten graven, naast zichzelf uit het zand te graven.
Foto: David Baillot/University of California San Diego