Ze mogen dan meer dan driemaal zo snel zijn als hun voorgangers, erg gracieus rennen de kleine, zachte LEAP-robotjes (nog) niet.

Met een topsnelheid van bijna 100 kilometer per uur is het jachtluipaard het snelste landdier ter wereld. Het is dan ook niet vreemd dat de makers van een nieuwe generatie zachte robots bij het razendsnelle beest afkeken. En het resultaat mag er zijn, zo is te lezen in vakblad Science Advances. De zachte, zogenaamde LEAP-robotjes zijn door hun cheeta-achtige bewegingen, zoals het dier ook wel wordt genoemd, meer dan driemaal zo snel als hun voorgangers.

Lees ook: Zachte robot beweegt door vloeistofdruk

Flexibele ruggengraat

Met zijn lichte botten, grote hart en longen, lange poten en staart en krachtige borstspieren, is het jachtluipaard gebouwd voor snelheid. Mede dankzij zijn slanke, maar gespierde fysiek en flexibele ruggengraat kan het dier korte, maar ongelofelijke snelle sprintjes trekken. Prooidieren maken geen schijn van kans.

Om hun zachte robotjes een letterlijke (snelheids)boost te geven, focusten de onderzoekers zich op die flexibele ruggengraat. Het resultaat is een nieuw klasse zachte robots, die het team LEAP doopte. De LEAP-robotjes, voor Leveraging Elastic instabilities for Amplified Performace, hebben een door een veer aangedreven, bistabiele ruggengraat. Dat wil zeggen dat ze in twee (bi) houdingen stabiel zijn. De zachte robots zijn pakweg 7 centimeter lang en wegen zo’n 45 gram.

‘Galopperen’

Door lucht door de buisjes in de zachte, siliconen robot te pompen, kan er tussen die twee stabiele houdingen geswitcht worden. “Bij die overgang”, zo legt coauteur Jie Yin uit, “komt een aanzienlijke hoeveelheid energie vrij.” Met die energie kan de kleine bot zich als het ware afzetten tegen de ondergrond. Het resultaat is een – misschien een ietwat onhandig uitziende – galop; een pas waarbij de poten van de grond komen.

En dat is best bijzonder. Voorgangers van de LEAP-bots waren in dat opzicht namelijk ‘kruipers’; ze blijven altijd met de grond in contact. “Dat limiteert hun snelheid”, aldus Yin. Het snelheidsverschil tussen de galopperende LEAP en de kruipende voorlopers is dan ook groot. Waar de LEAP-botjes op vlakke, solide oppervlakten tot 2,7-maal hun lichaamslengte per seconde af kunnen leggen, was dat bij de snelste ‘kruipers’ slechts 0,8-maal hun lichaamslengte.

Zwemmen?

Ruim driemaal sneller zijn de LEAP-robotjes dus. Daarbij kunnen ze dankzij die energieboost waarmee ze zich van de grond afzetten ook hellingen op ‘galopperen’. Dat is voor de zachte voorlopers moeilijk, dan wel bijna onmogelijk, stellen de onderzoekers.

Door de poten te vervangen door een vin, demonstreerde het team ook dat de LEAP-botjes een aardig baantje kunnen trekken. Ze bereikten een snelheid van 0,78-maal hun lichaamslengte per seconde. Het record stond op 0,7-maal de lichaamslengte, aldus de onderzoekers.

Het team benadrukt dat dit nog niet het eind is van de LEAP-bots. Sterker nog, ze werken er hard aan de cheeta-achtige robots nóg sneller en sterker te maken.

Bronnen: Science Advances, EurekAlert!

Beeld: Tang et al., 2020/Science Advances; Jie Yin, NC State University

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!