Mindössze három centiméter hosszú, így senki sem feltételezné, de valójában apró, irányított robbanásokkal mozog. Az aprócska robot mentő-kutató és megfigyelő feladatokban jelenthet paradigmaváltó lehetőséget.
Az amerikai Cornell Egyetem tudósai lágy anyagú robotszerkezeteket képesek mozgatni, nagy energiasűrűségű kémiai üzemanyag fedélzeti égetésével. A mikroaktuátorral, vagyis mozgató-irányító elemekkel szerelt, kis rovarnyi méretű robotok ezzel a megoldással szinte bármilyen szempontból hatékonyabbak, mint elektromos meghajtású társaik. Gyorsabban haladnak, nehezebb tömeget is megemelnek, testméretükhöz képest pedig magasabbra ugranak – fejtegetik a kutatók a Science-ben publikált tanulmányban.
A projekt kifejezett célja az volt, hogy leutánozzák a természetben élő rovarok, különösen az erőművész és rendkívül ellenálló hangyák robotikában legjobban hasznosítható képességeit. Mivel ezek az állatok sokkal erősebbek és masszívabbak annál, amit a méretük sugall, sokat tanulhatunk tőlük, de óriási kihívást is jelent az, ha a tulajdonságaikkal egy gépet akarunk felruházni.
„Az ilyen méretű robotok még nem érték el teljes potenciáljukat. Az egyik probléma az, hogy a motorok és szivattyúk nem igazán működnek, ha ennyire lezsugorítjuk őket” – magyarázta a tanulmány vezető szerzője. Cameron Aubin szerint a kutatók eddig úgy próbálták kompenzálni a felmerülő hátrányokat, hogy testre szabott mechanizmusokat hoztak létre az adott funkciók ellátására. De ezeknek a robotoknak a működése erősen függ az energiaforrástól, ami hagyományosan villamosenergiát jelent és fedélzeti akkumulátort feltételez.
„Úgy gondoljuk, hogy egy nagy energiasűrűségű kémiai üzemanyag, amilyet egy autóba is töltünk, megfelelő módja annak, hogy növeljük a robotok teljesítményét. Természetesen nem feltétlenül a fosszilis tüzelőanyagok nagyarányú visszatérését támogatjuk. De ezeknél az apró robotoknál, amelyeknél egyetlen milliliter üzemanyag egy teljes órányi működést eredményezhet, nincs min töprengeni: jobb egy olyan akkumulátor helyett, ami túl nehéz, és a robot nem is tudja megemelni.”
Bár a csapatnak még meg kell alkotnia egy rákötött csövek nélkül is működtethető modellt – amitől Aubin szerint nem sok választja el őket –, a jelenlegi változat ereje most is „teljes mértékben lekörözi a versenytársakat”.
A négylábú, háromcentiméteres tömege csak másfélszer annyi, mint egy gemkapocsé, és 3D-nyomtatással készült, tűzálló gyantából – éppen ez teszi lehetővé az üzemanyag elégetését. A robot teste tartalmaz egy pár különálló égésteret, amelyek a lábak szerepét betöltő négy aktuátorba vezetnek. Minden egyes láb üreges, az aljukon egy-egy szilikon gumival, ami egyfajta dobhártyaként funkcionál. Amikor a fedélzeti elektronika szikrát gyújt az égetőkamrákban, az előkevert metán és oxigén is meggyullad, erre az égési reakció hirtelen felfújja a szilikonhártyát, és a robot a levegőbe pattan.
A robot aktuátorai 9,5 Newton kifejtésére képesek, szemben más hasonló méretű robotok körülbelül 0,2 newtonos erejével. A 100 hertznél magasabb frekvencián történő működés 140 százalékos elmozdulást ér el, és testsúlyának 22-szeresére, kb. 60 centiméter magasra tudja felpattintani a robotot. A hajtóművek kialakítása nagyfokú irányítást is lehetővé tesz. Lényegében egy gomb elforgatásával a kezelő beállíthatja a szikrázás sebességét és gyakoriságát, vagy valós időben változtathatja az üzemanyag adagolását. Egy kis üzemanyag és a nagyfrekvenciás szikracsapás hatására a robot száguldani kezd a talajon, míg kevesebb szikrával és több üzemanyag adagolásával lassulást lehet kiváltani belőle.
A kutatók azt tervezik, hogy még több aktuátor párhuzamos elrendezésével makroszinten nagyon finom és erőteljes reakciókat tudnak majd előállítani. Folytatják továbbá a munkát egy kikötés nélküli változat létrehozásán is – ehhez a gáznemű üzemanyagról át kell térni a folyékonyra, amelyet a robot a saját fedélzeten is tud szállítani, egy kisebb elektronikával együtt.
Gábor János
Főoldali kép: Cornell Egyetem
Jeong Kwan szeptember 25-én 15:00-17:30 között tart előadást a templomi konyha művészetéről, az egészségmegőrzésről és szót ejt a fenntarthatóság fontosságáról is.
A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség tudományos fórumán (virtuálisan) minden érdeklődő részt vehet.