Biologisch inspirierte Softroboter sind in vielen verschiedenen Szenarien sehr sinnvoll, aber wie jede Technologieklasse haben sie ihre Grenzen. Unter anderem können diese nachgiebigen Strukturen Schwierigkeiten haben, sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie ihre starreren Gegenstücke zu bewegen. Um das Schwimmen zu beschleunigen, hat ein Forscherteam der North Carolina State University wandte sich einer anderen kleinen Inspiration aus der Natur zu: der Mantarochen.
Der Blick auf den Fisch macht Sinn. Diese Cousins von Haien fliegen dank massiver, flügelartiger Brustflossen effektiv durch Wasser. Letztendlich benannten die Forscher sie jedoch nach einem ganz anderen Tier. Die „Schmetterlings-Bots“ werden wegen ihrer Ähnlichkeit mit den Armen von Menschen angesehen, die den Schmetterlingsschlag ausführen [see: the above image].
Es wurden zwei Versionen des Roboters gebaut. Der erste wurde speziell für Geschwindigkeit entwickelt, mit der Fähigkeit, 3,74 Körperlängen pro Sekunde zu bewegen – eine große Steigerung gegenüber weichen Robotern, die in dieser Zeit Schwierigkeiten haben, eine einzige Körperlänge zu bewegen. Eine zweite, die für mehr Kontrolle ausgelegt ist, bewegt sich etwa 1,7 Körperlängen pro Sekunde. Im ersten Fall macht das Design das Wenden zu einem Problem. Beim zweiten fügte das Team einen zweiten Antriebsstrang hinzu, um den Roboter durch Schlagen eines einzelnen Flügels auf einmal zu drehen.
„Bisher konnten schwimmende weiche Roboter nicht schneller als eine Körperlänge pro Sekunde schwimmen, aber Meerestiere – wie Mantarochen – können viel schneller und viel effizienter schwimmen“, sagte der Co-Autor der Studie, Jie Yin, sagt in einer Pressemitteilung. „Wir wollten die Biomechanik dieser Tiere nutzen, um zu sehen, ob wir schnellere, energieeffizientere Softroboter entwickeln können. Die von uns entwickelten Prototypen funktionieren hervorragend.“
Der Körper wird mit einem pneumatischen Luftschlauchsystem auf und ab gebogen, das wiederum die Flügel / Flossen biegt und das System vorwärts treibt. Yin fügt hinzu: „Die meisten früheren Versuche, Schlagroboter zu entwickeln, konzentrierten sich auf die Verwendung von Motoren, um die Flügel direkt mit Strom zu versorgen. Unser Ansatz verwendet bistabile Flügel, die passiv durch Bewegen des Zentralkörpers angetrieben werden. Dies ist ein wichtiger Unterschied, da er ein vereinfachtes Design ermöglicht, das das Gewicht senkt.“
Das Team sagt, es arbeite an einer autonomen, ungebundenen Version des weich schwimmenden Schmetterlingsroboters.