Octopi heeft een aantal behoorlijk indrukwekkende vaardigheden. Ze gebruiken gereedschap. Ze brengen gewaagde ontsnappingen uit. Ze spelen spelletjes. Ze gebruiken trial-and-error. Maar misschien is hun coolste (en zeker de meeste YouTube-waardige) vaardigheid hun vermogen om zichzelf te camoufleren. Ze kunnen niet alleen hun kleur veranderen, maar ook hun textuur, met behulp van projecties die papillen op hun huid worden genoemd om hobbels en richels te creëren die opgaan in rotsen, koraal, zeegras, zand en vrijwel alles wat er in de buurt is.
gerelateerde inhoud
- Nieuwe Super Wood verslaat metalen in kracht
Een handige vaardigheid om te hebben, toch? Nu komen wij mensen mogelijk dichter bij het benutten van dit vermommingsvermogen. Onderzoekers van de Cornell University, de Universiteit van Pennsylvania en het Marine Biological Laboratory in Woods Hole hebben een 2D-materiaal gemaakt dat bij het opblazen kan transformeren in een complex gestructureerde 3D-structuur, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een aantal mogelijke toepassingen.
Het materiaal is siliconenrubber ingebed met vezelgaas. Het gaas is gelaagd in ringen, werkt op dezelfde manier als octopusspieren en trekt de rubberen huid in verschillende vormen. Bij het testen, de onderzoekers configureerde het gaas op een manier dat, wanneer opgeblazen, het materiaal het uiterlijk kreeg van een reeks ronde stenen. Ze ontwierpen ook een gaas om eruit te zien als een soort vetplant.
James Pikul, hoogleraar werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Pennsylvania, die het onderzoek leidde, werd geïnspireerd door koppotigen zoals inktvis en octopussen tijdens het bouwen van betere robots met een zachte textuur.
"Deze wezens zijn ongelooflijk fascinerend omdat ze helemaal zacht zijn, " zegt hij. “Ze kunnen op de zeebodem rennen, ze kunnen zwemmen, maar ze hebben geen skelet. Ze zijn het perfecte ontwerpdoel voor iemand die een zachte robot maakt. ”
Een van de uitdagingen van het werken met zachte materialen zoals rubber in robotica is dat ze moeilijk te besturen kunnen zijn, omdat ze op verschillende manieren rekken. Pikul realiseerde zich dat het nabootsen van de spierstructuur van een koppotigen door het toevoegen van relatief niet-rekbare stoffen ringen aan een zacht materiaal een manier was om meer controle over de vorm te krijgen.
Pikul en zijn team besloten hun materiaal te testen door het op rotsen te laten lijken omdat "rotsen eigenlijk best uitdagend zijn om in te camoufleren", zegt Pikul.
Een persoon die voor een stel keien in een kei-kleurig pak staat, ziet eruit als een mensvormige rots, vooral wanneer de zon schijnt en een mensvormige schaduw werpt. Maar door textuur toe te voegen, hebt u de vergelijking gewijzigd.
De vetplant werd gekozen als proefpersoon vanwege de bolvormige bladeren. Op dit moment hebben de prototypematerialen niet het soort rek om te transformeren in zeer dunne structuren zoals eikenbladeren of papier. Maar de ronde bladeren van vetplanten waren binnen handbereik. Pikul en zijn team hopen uiteindelijk structuren te ontwikkelen die heel dun kunnen worden getrokken.
Het onderzoek, dat werd gesponsord door het Army Research Office, verschijnt deze week in het tijdschrift Science .
"De resultaten zijn indrukwekkend", schrijft Cecilia Laschi, professor in robotica aan de Sant'Anna School of Advanced Studies in Pisa, Italië, over het werk van Pikul in Science .
Hoewel de structuren die in de prototypematerialen zijn gemaakt, vrij eenvoudig zijn, zegt Laschi, vormen ze een belangrijke eerste stap naar meerdere mogelijke militaire, wetenschappelijke en architecturale toepassingen. Ze kunnen wetenschappers helpen dieren in het wild te bestuderen door camerarobots met succes te laten opgaan in hun omgeving. Opblaasbare 3D-gebouwen gemaakt van de materialen kunnen van vorm veranderen op basis van behoefte, hun oppervlakken veranderen van glad naar kiezel om schaduw toe te voegen tijdens zonnige periodes, of bewegen om zonnepanelen in betere posities te verplaatsen terwijl de zon langs de hemel beweegt.
Geïnspireerd door de bewegende Marauder's Map in Harry Potter, stelt Pikul een soepel autodashboard voor dat met een druk op de knop verandert in een topografische kaart van zijn omgeving. Of een joystick die uit een vlak oppervlak tevoorschijn komt en verdwijnt wanneer u deze niet langer nodig hebt.
Pikul is ook van plan om te werken aan de ontwikkeling van materialen die in meer dan één vorm kunnen transformeren. Wat dat betreft ligt de octopus nog steeds ver voor op de mens. Zoals Laschi opmerkt, begrijpen we nog steeds niet hoe koppotigen de kleur en textuur van hun omgeving detecteren. Als verder onderzoek dit mysterie zou kraken, zou dit kunnen leiden tot de ontwikkeling van automatisch zelfcamoufleerbare robots.
Andere onderzoekers die werken aan zachte robots hebben zich laten inspireren door octopussen en andere koppotigen. Vorig jaar debuteerden onderzoekers van Harvard met een 3D-geprinte autonome "octobot" die zichzelf voortstuwt door chemische reactie. Eerder dit jaar kwam een Duits robotbedrijf uit met een robotoctopus tentakel van zachte siliconen, die voorwerpen kan oppakken en neerzetten. Laschi hielp bij het lanceren van een multinationaal project om octopus-robots te maken, met als doel het vermogen van het wezen te begrijpen en te benutten om te camoufleren, objecten te manipuleren, te bewegen en hun omgevingen te voelen.
Maar konden ze een echte octopus voor de gek houden?
