Snake Robots! Slithering Machines Kunnen Helpen Bij Het Zoeken En Redden

{h1}

Om robots efficiënter te laten bewegen in de echte wereld, bestudeerde een groep wetenschappers de beweging van de giftige sidewinder ratelslang.

Het vermogen van een slang om gladde zandduinen op te gluren, zou nieuwe technologieën kunnen inspireren voor robots die zoek- en reddingsmissies kunnen uitvoeren, inspecties van gevaarlijke afvalstoffen kunnen uitvoeren en zelfs oude piramides kunnen verkennen.

In een nieuwe studie werd gekeken naar de Noord-Amerikaanse zijwindratelslang in de woestijn.Crotalus cerastes), een wezen dat beter bekend staat om zijn giftige beet dan zijn sierlijke bewegingen. Maar deze slang kan op zanderige hellingen klimmen zonder terug te glijden naar de bodem - een prestatie die maar weinig slangensoorten kunnen bereiken.

Snakelike of ledematenloze robots zijn om verschillende redenen intrigerend voor wetenschappers. Ten eerste zorgt hun gebrek aan poten, wielen of sporen ervoor dat ze niet vaak vastzitten in sleur of opgehouden worden door oneffenheden op hun pad. Ze kunnen ook worden gebruikt om toegang te krijgen tot gebieden waar andere bots niet komen, of om plaatsen te verkennen die niet veilig zijn voor mensen. [Biomimicry: 7 slimme technologieën geïnspireerd door de natuur]

De sidewinder rolt

Om hun levende proefpersonen nader te bekijken, gingen de onderzoekers naar Zoo Atlanta, waar ze zes sidewinder ratelslangen konden onderzoeken. Ze testten de slangen op een speciaal ontworpen hellende tafel bedekt met los verpakt zand.

Er werden vierenvijftig proeven uitgevoerd, waarbij elk van de zes slangen negen keer langs de zandige tafel slingerde, driemaal elk met verschillende graden van steilheid. Terwijl de slangen zich een weg banen door het geïmproviseerde zandduin, volgden hogesnelheidscamera's hun bewegingen, waarbij ze letten op waar hun lichamen precies in contact kwamen met het zand toen ze omhoog gingen.

De onderzoekers ontdekten dat sidewinderslangen hun naam eer aan doen. De glibberige wezens bewogen zich op de zanderige helling in een zijwaartse beweging, met hun hoofden naar de bovenkant van de helling gericht en de rest van hun lichaam horizontaal langs de helling. De onderzoekers keken toen meer zorgvuldig hoe sidewinders deze complexe bewegingen uitvoeren.

"De slangen hadden de neiging om de hoeveelheid lichaam die in contact kwam met het oppervlak op elk moment in de tijd toen ze op de helling kwamen te stijgen en de hellingshoek steeg," zei Daniel Goldman, co-auteur van de studie en een universitair hoofddocent biomechanica aan het Georgia Institute of Technology in Atlanta. Specifiek, de slangen verdubbelden de hoeveelheid van hun lichamen die het zand aanraken tijdens het navigeren op de helling, voegde hij eraan toe.

De Carnegie Mellon-slangenrobot heeft eindelijk de kunst van het op een zanderige helling glijden.

De Carnegie Mellon-slangenrobot heeft eindelijk de kunst van het op een zanderige helling glijden.

Krediet: Nico Zevallos en Chaohui Gong

En de delen van het lichaam van de slang die het zand raakten tijdens de klim, gleden nooit terug de helling af omdat het schepsel de juiste hoeveelheid kracht in zijn bewegingen aanbracht en het zand eronder hield om te glijden, vertelde Goldman WordsSideKick.com.

Slang robots

Om hun nieuwe inzicht in het zijwindgebruik goed te benutten, namen Goldman en zijn collega's contact op met Howie Choset, een professor aan het The Robotics Institute van de Carnegie Mellon University in Pittsburgh. Choset, die al jaren limbless robots ontwikkelt, heeft al een slangachtige bot ontwikkeld die zowel in het laboratorium als in de praktijk goed presteert. Zijn voortbewegingsmachine is echter tijdens een praktijktest tegen een bepaald probleem aangelopen.

"Deze jongens maken al jarenlang een robot zijwaarts over een grote verscheidenheid aan substraten, maar ze hadden veel problemen op zandige hellingen," zei Goldman.

Om de robot over zandduinen te laten bewegen, pasten de onderzoekers wat ze nu weten over de bewegingspatronen van de zijwaartse ratelslang toe. Ze programmeerden de robot zodat meer van zijn lichaam in contact zou komen met de grond terwijl deze de helling op glijdt. Ze pasten ook toe wat ze over kracht hadden geleerd, waardoor de robot zijn gewicht op een zodanige manier kan bewegen dat het omhoog blijft bewegen over het zand zonder terug de helling af te rollen.

Nu de slangenrobot van Choset over moeilijk begaanbaar terrein kan rijden, is hij beter toegerust om de taken aan te pakken die hij was aan te pakken.

"Omdat deze robots een smalle dwarsdoorsnede hebben en ze relatief soepel zijn, passen ze op plaatsen waar mensen en machines anders niet kunnen komen", vertelde Choset aan WordsSideKick.com.

Deze lenzenloze robots kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt tijdens zoek-en-reddingsmissies, aangezien de slithery-machines in een ingestort gebouw kunnen kruipen en mensen kunnen zoeken die erin vastzitten zonder de aangetaste structuur te verstoren. De slangenbot kan ook worden verzonden naar containers die gevaarlijke stoffen bevatten, zoals nucleair afval, om monsters te nemen en te rapporteren aan Hazmat-specialisten.

Choset zei ook dat deze robotachtige zijwaartse vaardigheden van pas kunnen komen op archeologische vindplaatsen. Bijvoorbeeld, de robots kunnen op een dag worden gebruikt om de binnenkant van piramides of tombes te verkennen, zei hij.

Het onderzoek vertegenwoordigt een belangrijke samenwerking tussen biologen en robotici, zei Auke Ijspeert, hoofd van het Biorobotics Laboratory bij het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne (EPFL), die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

"Ik vind het een zeer opwindend project dat erin geslaagd is bij te dragen aan de twee doelstellingen van biorobotica", vertelde Ijspeert aan WordsSideKick.com.

"Aan de ene kant haalden ze inspiratie uit de biologie om betere controlemethoden voor de robot te ontwerpen," zei Ijspeert."Door te kijken naar hoe sidewinding plaatsvindt in een slang, vooral met hellingen, ontdekten ze de strategie die het dier gebruikt en, wanneer ze het op de robot testten, kon het de klimcapaciteiten van de robot echt verbeteren."

De onderzoekers bereikten ook het tweede doel van biorobotica, zei hij, namelijk een robot gebruiken als wetenschappelijk hulpmiddel. Door de verschillende snelheden te testen waarmee de robotachtige slang met succes het zand op kon klimmen, konden de onderzoekers exact vaststellen hoe snel echte slangen zich op deze glibberige hellingen begeven.

"Het is een mooi voorbeeld van hoe robots kunnen helpen in de biologie en hoe biologie kan helpen bij robotica."

De studie werd vandaag (9 oktober) online gepubliceerd in het tijdschrift Science.

Elizabeth Palermo @ volgentechEpalermo. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com