Il pesce robot fa schizzi con movimento rivoluzionario

Jun 15, 2023

PROGETTAZIONE DEL MOVIMENTO INTERNO

Un pesce robot dotato di un polimero attorcigliato (TCP) che lo spinge in avanti, un dispositivo leggero a basso costo che si basa sul cambiamento di temperatura per generare movimento, potrebbe rendere più accessibile l’esplorazione subacquea.

Il TCP funziona contraendosi come un muscolo quando viene riscaldato, convertendo l'energia in movimento meccanico. Il TCP utilizzato in questo lavoro viene riscaldato mediante riscaldamento Joule, ovvero il passaggio di corrente attraverso un conduttore elettrico, che produce energia termica e riscalda il conduttore. Riducendo al minimo la distanza tra il TCP su un lato del pesce robot e la molla sull'altro, si attiva la pinna posteriore, consentendo al pesce robot di raggiungere nuove velocità. Il battito ondulato della pinna posteriore è stato misurato ad una frequenza di 2 Hz, due onde al secondo. La frequenza della corrente elettrica è la stessa della frequenza del lembo della coda.

I risultati, pubblicati alla 6a conferenza internazionale IEEE-RAS sulla robotica morbida (RoboSoft 2023), forniscono un nuovo percorso per aumentare la frequenza di attuazione dei TCP attraverso la progettazione termomeccanica e mostrano la possibilità di utilizzare TCP ad alta frequenza in ambienti acquosi.

L'autore principale Tsam Lung You del Dipartimento di Ingegneria Matematica di Bristol ha dichiarato: "Il polimero ritorto e arrotolato (TCP) è un nuovo attuatore promettente, che mostra proprietà interessanti di leggerezza, basso costo, alta densità di energia e un semplice processo di fabbricazione.

"Possono essere realizzati con materiali molto facilmente accessibili come una lenza da pesca e si contraggono e forniscono un'attuazione lineare quando vengono riscaldati. Tuttavia, a causa del tempo necessario per la dissipazione del calore durante la fase di rilassamento, questo li rende lenti."

Ottimizzando il design strutturale della coppia di muscoli antagonisti della molla TCP e avvicinando i loro punti di ancoraggio, ha consentito alla pinna posteriore di oscillare con un angolo maggiore per la stessa quantità di attuazione del TCP. Sebbene ciò richieda una forza maggiore, il TCP è un attuatore potente con un'elevata densità di energia di lavoro, quindi è comunque in grado di azionare la pinna.

Fino ad ora, i TCP sono stati utilizzati principalmente per applicazioni come dispositivi indossabili e mani robotiche. Questo lavoro apre più aree di applicazione in cui è possibile utilizzare il TCP, come i robot marini per l’esplorazione e il monitoraggio subacquei.

Tsam Lung You ha aggiunto: "I nostri pesci robot hanno nuotato alla frequenza di attuazione più veloce riscontrata in un'applicazione TCP reale e anche alla velocità di locomozione più alta finora riscontrata in un'applicazione TCP."

Il team ora prevede di espandere la scala e sviluppare un robot con pinne a nastro basato sul TCP, ispirato al pesce coltello, in grado di nuotare agilmente nell'acqua.

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