camaleonti, salamandre e molti rospi usano l'energia elastica immagazzinata per lanciare le loro lingue appiccicose contro insetti ignari che si trovano fino a una lunghezza e mezza del corpo, catturandoli in un decimo di secondo.

Ramses Martinez, un assistente professore della Purdue's School of Industrial Engineering e della Weldon School of Biomedical Engineering presso il Purdue University's College of Engineering e altri ricercatori Purdue presso il FlexiLab hanno sviluppato una nuova classe di robot e attuatori interamente morbidi in grado di ricreare bioispirati ad alta potenza e movimenti ad alta velocità utilizzando l'energia elastica immagazzinata. Questi robot sono fabbricati utilizzando polimeri estensibili simili agli elastici, con canali pneumatici interni che si espandono con la pressurizzazione.

L'energia elastica di questi robot viene immagazzinata allungando il loro corpo in una o più direzioni durante il processo di fabbricazione seguendo principi ispirati alla natura. Simile al colpo di lingua del camaleonte, un robot morbido pneumatico precompresso è in grado di espandere cinque volte la propria lunghezza, cattura uno scarabeo mosca vivo e recuperalo in soli 120 millisecondi.

"Pensavamo che se potessimo fabbricare robot in grado di eseguire movimenti di tale ampiezza ad alta velocità come i camaleonti, quindi molte attività automatizzate potrebbero essere completate in modo più accurato e molto più veloce, " Martinez ha detto. "I robot convenzionali sono generalmente costruiti utilizzando componenti duri e pesanti che rallentano il loro movimento a causa dell'inerzia. Volevamo vincere questa sfida".

Questa tecnologia è pubblicata nell'edizione del 25 ottobre di Materiali funzionali avanzati . Un video che mostra questo robot cattura insetti:

molti uccelli, come il picchio tridattilo, ottenere posatoi a potenza zero utilizzando l'energia elastica immagazzinata nei tendini sollecitati nella parte posteriore delle gambe, permettendo loro di non cadere da un trespolo quando dormono. L'anatomia di questi uccelli è servita da esempio per consentire la fabbricazione di pinze robotiche in grado di sostenere una potenza zero fino a 100 volte il loro peso e appollaiarsi a testa in giù da angoli fino a 116 gradi.

La conformabilità dei bracci morbidi di queste pinze all'oggetto afferrato massimizza l'area di contatto, migliorando la presa e facilitando la presa ad alta velocità e la tenuta a potenza zero. Di seguito è disponibile un video che mostra come queste morbide pinze robotiche ispirate agli uccelli catturano una palla che si muove a 10 millimetri al secondo in soli 65 millisecondi:

Un video che mostra come queste pinze possono appollaiarsi capovolte da angoli fino a 116 gradi:

Alcune piante sanno anche sfruttare l'energia elastica per ottenere un movimento ad alta velocità utilizzando "meccanismi a trappola". Il Venus flytrap utilizza l'energia elastica immagazzinata nel suo bistabile, foglie ricurve per chiudersi rapidamente sulla preda esplorando la loro superficie interna.

Ispirato al meccanismo della trappola della Venus flytrap e studiando come le lucertole catturano gli insetti, il team di Purdue ha creato un morbido acchiappamosche robotico di Venere, che si chiude in soli 50 millisecondi dopo aver ricevuto un breve stimolo pressurizzato. Un video di una telecamera ad alta velocità che mostra la chiusura in un attimo di questo morbido Venus flytrap robotico:

Martinez ha affermato che questi nuovi robot morbidi precompressi presentano numerosi vantaggi significativi rispetto ai sistemi robotici morbidi esistenti. Primo, eccellono nella presa, tenendo e manipolando una grande varietà di oggetti ad alta velocità. Possono utilizzare l'energia elastica immagazzinata nel loro strato elastomerico precompresso per contenere oggetti fino a 100 volte il loro peso senza consumare energia esterna.

La loro pelle morbida può essere facilmente modellata con micropunte antiscivolo, che aumenta notevolmente la loro trazione e consente loro di posarsi a testa in giù per periodi di tempo prolungati e facilita la cattura di prede vive.

"Prevediamo che le strategie di progettazione e fabbricazione qui proposte apriranno la strada a una nuova generazione di robot completamente morbidi in grado di sfruttare l'energia elastica per raggiungere velocità e movimenti attualmente inaccessibili per i robot esistenti, " ha detto Martinez.