برای غلبه بر سختی مواد و محدودیت های تحریک در سیستم های روباتیک کنونی ، یک آزمایشگاه تحقیقاتی مشترک ارتش ایالات متحده و پروژه تحقیقاتی دانشگاه مینه سوتا به دنبال الهام از بی مهرگان بودند.

ارتش آمریكا از روبات هایی استفاده می كند كه از لحاظ ساختاری سفت و سخت هستند و در هنگام انجام عملیات نظامی در محیط های شهری بسیار پر ازدحام و مشاجره ، جایی كه مانور پنهانی برای به دست آوردن برتری نظامی از اهمیت حیاتی برخوردار است ، غیر عملی است.

دکتر Ed Habtour ، محقق ARL که در زمینه دینامیک ساختاری غیرخطی است ، گفت: "مانور موفقیت مخفیانه برای انعطاف پذیری در فضاهای محدود یا محدود ، کار برای مدت طولانی و انعطاف پذیری بیولوژیکی و سازگاری ، به انعطاف پذیری ساختاری بالا و کنترل توزیع نیاز دارد."

به گفته هاتتور ، روبات های نظامی فعلی دو محدودیت عمده دارند که آنها را از تقلید از حرکت موجودات بیولوژیکی محدود می کند.

ابتدا این روبات ها از انعطاف پذیری لازم پویا برخوردار نیستند ، زیرا بیشتر آنها با اجزای مکانیکی و الکترونیکی سفت و سخت مونتاژ می شوند.

دوم ، ربات های سفت و سخت نیاز به مکانیزم های پیچیده و مدارهای الکتریکی برای دستیابی به فعال سازی فعال و حالت های پیچیده حرکت دارند.

برای غلبه بر این محدودیت ها ، یک پروژه تحقیقاتی مشترک ARL و UMN به دنبال الهام گرفتن از بی مهرگان بود.

این تلاش تحقیقاتی منجر به ایجاد نمونه های اولیه محرک نرم با استفاده از مواد فعال با پارامترهای قابل تنظیم مانند انعطاف پذیری ساختاری ، مورفولوژی و فعال سازی پویا شد.

نمونه اولیه اولین محرک الاستومر دی الکتریک به طور کامل 3 بعدی چاپ شده یا DEA است که می تواند حرکت خمشی بالایی را انجام دهد.

DEA های چاپی 3 بعدی دارای انحرافات قابل توجهی بزرگتر ، سه برابر بیشتر از سایر نمونه های اخیر در ادبیات علمی هستند.

این نتایج در Extreme Mechanics Letters (EML) در مقاله ای تحت عنوان: "محرک های نرم 3-D چاپ شده با محرک برقی" ، 2018 منتشر شد.

پروفسور مایکل گفت: "در مرحله اولیه پروژه ، تیم ما با تحقیق از روشهای جدید برای تقلید حرکتی بی مهرگان شروع به کار کرد. McAlpine از UMN.

دکتر اد هبتور در اداره فناوری تحقیقات وسایل نقلیه آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش آمریكا مشغول به كار است و در آنجا در رشته های دینامیك غیرخطی تخصص دارد. اعتبار: عکس ارتش آمریكا توسط كنراد جانسون
شناخت مکانیسم های ذاتی تحریک توزیع در طبیعت به تیم کمک می کند تا پارامترهای مهمی را که می توان برای دستیابی به عملکردهای جدید دستکاری کرد ، شناسایی کند ، مانند دستیابی به حالت های بسیار انعطاف پذیر حرکت.

طبق گفته مک‌آلپین ، برای به دست آوردن بینش علمی در مورد اهمیت این پارامترها ، ابتدا لازم است یک نمونه اولیه شبیه به محرکهای موجود در طبیعت از طریق یک سکوی چاپی 3 بعدی ساخته شده و آزمایش شود و سپس یک مدل ریاضی یکپارچه تهیه شود. برای بررسی حساسیت هر پارامتر و پیش بینی مکانیسم های مختلف بهینه سازی حرکت.

UMN 3-D مدار چاپی پخش شده توزیع شامل مواد نرم و کششی با خواص مکانیکی شبیه به ارگانیسم های بیولوژیکی مانند سفالوپودها و کرم ها.

ARL با استفاده از یک روش فرمولاسیون پرانرژی ، یک مدل کلی را ایجاد کرد ، که در شناسایی دو مکانیسم مهم برای فعال کردن حرکت خمشی بالا در محرک های بیولوژیکی نرم کلیدی بود: (من) تنظیم خواص فیزیکی (مکانیکی و هندسی) از طریق سوء استفاده از تعامل بین مواد و غیرخطی های پویا. برای تقویت حرکت؛ و (ب) برجسته شدن اتصال الکترومکانیکی بین میدان الکتریکی و سختی ساختاری غیرخطی از طریق مدارهای تحریک توزیع.

"یافته های تحقیق نشانگر یک پله مهم در جهت تهیه یک سکوی ساخت مستقل ساخت قالب آزاد - چاپگر 3 بعدی D بعدی است که می تواند مواد و دستگاه های کاربردی را چاپ کند - برای تولید محرک های نرم و روبات های نرم و بی سیم بالقوه در صورت تقاضا ، در پرواز. و در نقطه نیاز ، "هبتور گفت.

هبتور خاطرنشان کرد: این تحقیقات همچنین حاکی است که محرک های نرم می توانند کاندیداهای اصلی برای تولید مواد افزودنی مستقل در میدان جنگ باشند.

غزاله حقيقياني ، نويسنده برجسته گفت: "برخلاف DEA هاي چاپي 3 روزه حاضر ، روش جديد ساخت نياز به مراحل بعد از پردازش مانند مونتاژ ، خشك كردن يا پخت و پز ندارد." "با روش جدید چاپ 3 بعدی ، Solider می تواند از ویژگی های منحصر به فرد تحریک DEA های نرم در سطح مواد اساسی با وضوح میکرو و مقیاس پیچیده ، با حداقل تخصص قبلی بهره ببرد."

درمورد مراحل بعدی ، هبتور گفت: هدف این است كه اصول تجربی و نظری تدوین شود كه برهمكنش بین واسطهای داخلی و سینتیك برهمكنش در سیستمهای نوع زمان مشاهده شده در ارگانیسم های بیولوژیك حاكم باشد ، كه از تحرك و انعطاف پذیری انعطاف پذیر آنها استفاده می كند.

هابتور گفت: "فعل و انفعالات جالب توجه بین خصوصیات میکرو مکانیکی مواد و غیر خطی های مختلف ممکن است فرصت های علمی جدیدی را برای تقلید از تعاملات همزیستی در سیستم های بیولوژیکی فراهم کند." "اگر ما بتوانیم این تعامل ها را بفهمیم ، می توانیم از آن بینشها برای ساختن ساختارهای پویا و روباتهای منعطف استفاده کنیم که برای خودآگاهی ، خود سنجش و توانایی تنظیم مورفولوژی ها و خصوصیات آنها در زمان واقعی برای سازگاری با بی شمارگان طراحی شده اند. شرایط خارجی و داخلی "

با این کار ، هبتور اظهار داشت كه پیامدهای این امر كشف پویایی های نوظهور در ساختارهای زنده و تقلید از آنها ، ساختن سازه ها و دستگاه های پیچیده به صورت مستقل و بهره برداری از حالت های جدید تحریک در سیستم های روباتیک و مکانیکی معمولی نیست.