Upptäck robotar som går på vatten tack vare insekternas hemligheter

Rhagovelia, en semi-akvatisk insekt, har solfjäderformade bihang vid spetsarna av sina mellanben som öppnas och stängs passivt beroende på vattnets rörelse nedanför. Det är därför de glider obehindrat över vattenytan.

Biologen Victor Ortega-Jimenez vid University of California, Berkeley (USA), är fascinerad av hur dessa små insekter kan accelerera, göra snabba svängar och andra manövrer, nästan som om de flyger på ytan av en vätska.

Rhagobot inspirerades av strukturer som hittats på benen hos vattenbaggen Rhagovelia (Källa: Arstechnica)

"Rhagovelia-propellern fungerar som en inspirerande mall för att utveckla självförvandlande artificiella propellrar, vilket ger insikter i deras form och biologiska funktion", sa han i en nyligen publicerad studie i tidskriften Science.

"Sådana konfigurationer är fortfarande i stort sett outforskade hos semi-akvatiska robotar", säger biologen Victor Ortega-Jimenez.

Det tog Ortega-Jimenez fem år att lista ut hur insekten rör sig. Medan man trodde att Rhagovelias solfjäderliknande ben förändrades genom muskelkraft, upptäckte han att bihangen automatiskt anpassar sig till ytspänningen och de elastiska krafterna under dem, och öppnas och stängs passivt tio gånger snabbare än en blinkning. De expanderar omedelbart vid kontakt med vatten och ändrar form beroende på strömmen.

Rhagobot är Ortega-Jimenez version av denna högteknologiska insekt. Efter att noggrant ha studerat strukturen och funktionen hos Rhagovelias ben och propellrar skapade han och hans team artificiella versioner som också är utformade för att transformeras när de utsätts för vatten.

Rörlig bild av Rhagobot på vatten

De är fästa vid Rhagobotens mittben. Precis som inspirationen fälls propellrarna ut direkt när de sänks ner i vatten och stängs när de exponeras. Ingen ytterligare kraftkälla krävs eftersom propellerns omvandling bestäms av vattnets rörelse och hastighet.

Teamet ville se om deras artificiella fläktar skulle ge Rhagobot en fördel. De byggde en ersättningsrobot, modellerad efter en annan art av vattenlöpare som kunde driva sig själv med hjälp av ytspänning, och ställde den mot Rhagobot.

Båda drivs av samma mängd energi, men Rhagobot kan färdas längre och göra skarpa svängar snabbare än sin motståndare tack vare sina fläktar.

”Dragkraften som genereras av fläkten ökar hastigheten framåt och möjliggör snabb inbromsning”, säger Ortega-Jimenez.

Samtidigt tillade han: ”Fläktens förmåga att fällas ihop minskar också avsevärt den energi som behövs för att roboten ska kunna lyfta benen ur vattnet.”

I framtiden skulle Rhagobotar kunna ta sig fram i grovt vatten och bli en del av ett miljöövervakningssystem, och forskare är entusiastiska över potentialen för svärmar av dessa robotar att hjälpa till vid sök- och räddningsuppdrag under stormar och översvämningar, även om det skulle vara en betydande utmaning att lägga till vikten av sensorer och kraft.

Den kan till och med utforska platser bortom jorden. Om Rhagovelia bevisar något så är det att även de minsta varelserna kan göra stora framsteg, på vatten eller någon annanstans.

Minh Hoan

Källa: https://vtcnews.vn/kham-pha-robot-di-tren-nuoc-nho-bi-mat-cua-con-trung-ar960912.html