Robotyka wkroczyła na nowy poziom dzięki przełomowym badaniom zespołu naukowców z Uniwersytetu Technologicznego w Tallinie (TalTech). Opracowane przez nich bioinspirowane stopy znacząco zwiększają możliwości poruszania się robotów.
Dlaczego kopyta łosia?
Rozszczepione kopyta pozwalają łosiom skutecznie radzić sobie z grząskim podłożem. Kopyta te rozszerzają się podczas kontaktu z podłożem i kurczą przy podnoszeniu, co umożliwia rozbijanie siły ssącej powstającej w błocie.
Naukowcy przeprowadzili eksperymenty z prawdziwymi kopytami łosia, aby zrozumieć ich mechanikę. Wyniki badań, opublikowane w czasopiśmie Bioinspiration & Biomimetics, zainspirowały ich do stworzenia silikonowych stóp dla czteronożnych robotów. Wpływają one znacząco na sprawne poruszanie się w wymagających warunkach, takich jak błoto, mokry śnieg czy bagna. Ruch jest dzięki nim szybszy, a także bardziej energooszczędny.
– „Odkryliśmy, że kopyto łosia zachowuje się podobnie do przyssawki, tak jakbyśmy wsadzili paznokieć pod jego powierzchnię i przełamali siłę ssącą. Błoto działa podobnie jak mokra płytka w łazience, tworząc ssanie pod stopami zwierzęcia, co utrudnia wyciągnięcie nogi. Ruch kopyt rozbija to napięcie” – wyjaśnia Simon Godon, doktorant biorobotyki i członek zespołu badawczego.
Innowacyjne silikonowe stopy
Bioinspirowane „buty” dla robotów zostały zaprojektowane tak, aby naśladować działanie kopyt łosia. Testy wykazały, że:
- głębokość zapadania się robota zmniejszyła się o 46%,
- siła ssania została zredukowana o połowę,
- zużycie energii obniżyło się aż o 70%, co pozwala na znaczne wydłużenie pracy robota na jednym ładowaniu.
Co więcej, roboty wyposażone w te innowacyjne stopy poruszają się o 55% szybciej na mokrych i błotnistych powierzchniach. Przeprowadzone badania otwierają nowe perspektywy dla wykorzystania robotów przeznaczonych do monitorowania środowiska, pomocy w rolnictwie i działań ratunkowych.
Uniwersalne zastosowanie nowego wynalazku
Profesor Maarja Kruusmaa, kierująca zespołem badawczym, podkreśla, że inspirowane naturą stopy mogą sprawdzić się nie tylko w podmokłym terenie. W praktyce oznacza to, że roboty z „łosiowymi” stopami mogą być z powodzeniem wykorzystywane w:
- rolnictwie – do monitorowania pól i zbiorów na błotnistych terenach,
- ochronie środowiska – do prowadzenia pomiarów na torfowiskach i terenach podmokłych bez szkody dla ekosystemu,
- akcjach ratunkowych – do poruszania się po terenach dotkniętych powodzią i innych trudnodostępnych obszarach.
Robotyka inspirowana naturą
Sukces bioinspirowanych stóp wpisuje się w globalny trend wykorzystywania rozwiązań z przyrody w inżynierii. Tak jak kleje inspirowane łapkami gekona rewolucjonizują wspinaczkę, tak kopyta łosia mogą zmienić sposób, w jaki roboty poruszają się po ziemi.
Rozwiązanie zespołu TalTech pokazuje, że nauka czerpiąca inspirację z natury ma potencjał do rozwiązywania największych wyzwań technologicznych. Takie innowacje sprawiają, że roboty stają się bardziej wydajne i wszechstronne. To może mieć kluczowe znaczenie między innymi w działaniach na terenach niedostępnych dla ludzi i tradycyjnych maszyn.