Pulsgetriebener Roboter: Bewegung über Einzelwellen

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Wissenschaftler haben vor kurzem die einzigartigen Eigenschaften der nichtlinearen Wellen erforscht, um ein breites Spektrum von Anwendungen zu ermöglichen, darunter Stoßdämpfung, asymmetrische Übertragung, Umschaltung und Fokussierung.

In einer neuen Studie, die jetzt auf Science Advances veröffentlicht wurde, nutzten Bolei Deng und ein Team von Forschern in Harvard, am CNRS und am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering in den USA und Frankreich die Ausbreitung nichtlinearer Wellen, um flexible Strukturen zum Kriechen zu bringen.

Sie kombinierten bioinspirierte experimentelle und theoretische Methoden, um zu zeigen, wie eine solche impulsgetriebene Fortbewegung eine maximale Effizienz erreichen konnte, wenn die initiierten Impulse Solitonen (Einzelwelle) waren.

Die einfache Maschine, die in der Arbeit entwickelt wurde, konnte sich über eine Vielzahl von Oberflächen bewegen und vorwärts lenken.

Die Studie erweiterte die Vielfalt der möglichen Anwendungen mit nichtlinearen Wellen, um eine neue Plattform für flexible Maschinen anzubieten.Flexible Strukturen, die zu großen Verformungen fähig sind, ziehen aufgrund ihrer faszinierenden statischen Reaktion und ihrer Fähigkeit, elastische Wellen mit großer Amplitude zu unterstützen, das Interesse der Bioingenieure auf sich.

Durch sorgfältige Kontrolle ihrer Geometrie kann die elastische Energielandschaft hochgradig deformierbarer Systeme so gestaltet werden, dass sie eine Vielzahl nichtlinearer Wellen, einschließlich Vektorsolitonen, Übergangswellen und Verdünnungsimpulse, ausbreiten kann.

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Das dynamische Verhalten solcher Strukturen zeigt eine sehr reichhaltige Physik und bietet gleichzeitig neue Möglichkeiten, die Ausbreitung mechanischer Signale zu manipulieren.

Solche Mechanismen können u.a.

unidirektionale Ausbreitung, Wellenleitung, mechanische Logik und Milderung ermöglichen.In dieser Arbeit haben Deng et al.

wurden durch die biologische retrograde peristaltische Wellenbewegung in Regenwürmern und die Fähigkeit linearer elastischer Wellen, Bewegung in Ultraschallmotoren zu erzeugen, inspiriert.

Das Team zeigte die Ausbreitung von nichtlinearen elastischen Wellen in flexiblen Strukturen, die Möglichkeiten zur Fortbewegung bieten.

Als Proof-of-Concept konzentrierten sie sich auf einen Slinky – und benutzten ihn….

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