gerelateerde inhoud
- Hoe biomimicry menselijke innovatie inspireert
De Meshworm gebruikt peristaltiek, samentrekken en uitbreiden van verschillende spiersegmenten, tot centimeter over de grond. Afbeelding via MIT
In de afgelopen jaren hebben ingenieurs steeds meer naar de natuurlijke wereld gekeken bij het uitvinden van geavanceerde robots. Vliegende drones geïnspireerd door vogels en insecten zijn de lucht in gegaan, en zwemrobots op basis van kwallen zijn ontwikkeld voor de zeeën.
Nu is een team van wetenschappers van MIT, Harvard en Seoul National University geïnspireerd door een ander soort wezen voor een robot van de volgende generatie: de bescheiden aardworm. Zoals gedetailleerd in een artikel dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Transactions on Mechatronics, heeft een groep onder leiding van professor Sangbae Kim een apparaat gemaakt dat ze "Meshworm" noemen, een kleine robot die op dezelfde manier over de grond kruipt, volgens het principe van peristaltiek.
Het apparaat wordt voortgestuwd door een spiraalvormige spoel van kunstmatige spieren gemaakt van een titanium- en nikkellegering, een materiaal dat om een bepaalde reden is gekozen: het rekt uit bij verhitting en trekt terug naar zijn oorspronkelijke vorm na afkoeling. De ingenieurs gebruikten een interne batterij en printplaat om een zwakke elektrische stroom aan te leggen op verschillende spiersegmenten binnen de Meshworm, die elk beurtelings verwarmden. Wanneer elk segment wordt verwarmd, zet het uit in lengte, waardoor de buitenomtrek van het gaas kort samentrekt en daarna snel weer naar zijn oorspronkelijke grootte terugkeert. Omdat deze beweging achtereenvolgens op elk segment optreedt, produceert het een samentrekkingsgolf waardoor Meshworm over de grond kan kruipen.
Dit klinkt misschien allemaal ingewikkeld, maar het ziet er onaangenaam levensecht uit - je hebt het waarschijnlijk honderden keren in je leven in de natuur gezien. Naast regenwormen bewegen ook slakken en zeekomkommers via peristaltiek en onze eigen maagdarmkanalen verplaatsen voedsel met hetzelfde mechanisme. Zie Meshworm verplaatsen in de onderstaande MIT-video:
Bovendien beschikt de robot over kunstmatige spieren die langs zijn lengte lopen, zowel aan de linker- als rechterkant. Wanneer een van deze spieren wordt verwarmd, trekken ze het apparaat naar links of rechts, zodat het in beide richtingen kan sturen terwijl het naar voren beweegt. De autonome robot kan worden geprogrammeerd om langs bepaalde paden te bewegen zonder menselijke tussenkomst.
De Meshworm heeft nog een opvallend kenmerk: het is bijna onverwoestbaar. Omdat het apparaat bijna volledig uit zachte delen bestaat, kan het worden gehamerd of erop worden getrapt zonder echte schade te lijden. "Je kunt het gooien, en het zal niet instorten, " zei Kim in een MIT persbericht. "De meeste mechanische onderdelen zijn op kleine schaal stijf en kwetsbaar, maar de onderdelen in Meshworms zijn allemaal vezelig en flexibel."
Het mogelijke gebruik van de concepten die in dit apparaat worden getoond, is gevarieerd. Het onderzoek wordt gefinancierd door DARPA, een agentschap van het Amerikaanse ministerie van Defensie dat nieuwe militaire technologieën ontwikkelt, en sommigen speculeren dat de robot op een dag zou kunnen worden gebruikt in verkenningsmissies, omdat het in de lucht zou kunnen vallen, gelanceerd of over relatief lange afstanden kan worden gegooid en land zonder schade. De onderzoekers merken op dat dergelijke technologie nuttig zou kunnen zijn voor het navigeren door ruw terrein en passend in kleine ruimtes; dit, samen met het feit dat het stil en onopvallend werkt, geeft geloofwaardigheid aan het idee dat het ooit over de grond kruipt als een griezelige robespion.
Maar er is misschien ook meer goedaardig gebruik. Kellar Autumn, een professor aan het Lewis en Clark College die biomechanica in robotica bestudeert, vertelde MIT dat apparaten die vergelijkbaar zijn met de Meshworm op een dag nuttig kunnen zijn voor een breed scala aan toepassingen, waaronder zowel consumententechnologie als medische apparaten zoals endoscopen, implantaten en protheses. "Hoewel het lichaam van de robot veel eenvoudiger is dan een echte worm - het heeft slechts een paar segmenten - lijkt het behoorlijk indrukwekkende prestaties te hebben, " zei Autumn. "Ik voorspel dat we in het volgende decennium vormveranderende kunstmatige spieren zullen zien in veel producten, zoals mobiele telefoons, draagbare computers en auto's."
