Revolutionerande fyrfotad robot med unik förmåga att klättra på tak och väggar av stål

Kristina Bate Holmberg, Journalist
@uxconnections

Den ser ut som en liten hund med sina fyra ben på vilka den spatserar snabbt och smidigt på tak och väggar. Den lilla gångroboten heter Marvel och är framtagen av experter vid Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Det är tack vare de innovativa magnetiska “fotsulorna” som roboten utrustats med, som gör att den klättrar så elegant. Fotsulorna är helt unik i sitt slag. Deras magnetiska vidhäftningskraft kan snabbt slås på och av, samt fästa på ojämna ytor. Detta gör roboten Marvels förmåga att snabbt klättra omkring på tak och väggar av stål revolutionerande. Forskningen som går under namnet “Agile and Versatile Climbing on Ferromagnetic Surfaces with a Quadrupedal Robot“, har publicerats i Science Robotics.

Dagens robotar har sina brister 

Väggklättringsrobotar har det funnits ett bra tag. Dessa förflyttar sig i regel med hjälp av hjul eller på spår. Både hjulen och spåren begränsar robotarnas möjlighet att ta sig fram flexibelt och på ojämna, svårframkomliga ytor. Även gående robotar med förmåga att klättra har funnits och utvecklats en längre tid. Också här sätter bristande funktioner hinder. Rörligheten är bättre än hos väggklättringsrobotar, men både hastigheten och förmågan till att utföra mer avancerade rörelse är avsevärt begränsad. 

EPM och MRE är nycklarna till fotsulans förmåga 

Just dessa robotars brister – flexibilitet, hastighet och vidhäftningsförmåga – har forskarna vid KAIST fokuserat på när de har tagit fram Marvel. Den fyrfotsgående robotens avancerade magnetiska vidhäftningsegenskaper på sulorna är banbrytande. Vad man har använt sig av för att skapa den nya sulan är elektropermanent magnet (EPM) och magnetorheologiska elastomerer (MRE). EPM och MRE gör det möjligt att snabbt kunna slå på och av den magnetiska vidhäftningskraften. Detta utan att för den delen förlora den goda adhesionskraften på oregelbundna underlag. 

Vad är EPM och MRE?

Låt oss gå in lite djupare på EPM och MRE. EPM skiljer sig från konventionella magneter ganska mycket. Förvisso, de behöver elektrisk kraft för att bli magnetiska, men det krävs väldigt lite energi. Därtill kan en EPM upprätthålla sin magnetism utan att någon energi tillförs. Genom att ge robotens EPM ett rektangulärt strukturarrangemang har man lyckats få växlingen mellan på och av att gå ännu snabbare än tidigare. Därtill är energin som krävs rekordlåg. 

MRE är ett förhållandevis sent framtaget material som skapas av ämnen/moduler som påverkas om de utsätts för externa magnetiska fält och/eller som är elastiska. I detta fall, med Marvels fotsulor, har man använt sig av järnpulver som blandats med gummi. Tack var dessa MRE, som hela sulan, inklusive EPM täckts av, har forskarna lyckat öka friktionskraften hos roboten utan att reducera magnetismen.   

Marvel har slagit världsrekord

På sina nya sulor som väger blott 169 gram, har den åtta kilo tunga Marvel kunnat röra sig på en vertikal vägg, med en hastighet så hög som 70 centimeter per sekund. I uppochnedvänt tillstånd har roboten inte nått lika hög hastighet, men likväl slagit ett nytt världsrekord på 50 centimeter per sekund. För att efterlikna mer naturligt förekommande förhållande lät man Marvel provklättra på smutsiga ytor täckta av målarfärg och damm. Inga problem – endast 35 cm per sekund. Gripkraften ligger på cirka 535 Newton (N) och friktionskraften är 445 N. Med andra ord – om roboten utsätts för en vertikal belastning på upp till 54,5 kilo, eller upp till 45,5 kilo uppochner, kommer sulan att stå pall.

Marvels framtid 

Tanken är att den magnetiska klättrande roboten ska vara behjälplig i en rad olika sammanhang. Appliceringsområden såsom underhållsuppgifter, exempelvis inspektioner och reparationer på stora stålkonstruktioner, fartyg, broar, transmissionstorn, stora lager och byggarbetsplatser är aktuellt i första hand. 

Att ha en robot som har mobilitetförmågan och kraften att kunna utföra svåra och ibland farliga uppgifter på stålkonstruktioner kommer att förbättra arbetet och arbetsmiljön. Forskarna bakom Marvel tror att detta bara är början på en ny era av magnetiska robotar inom industrin.

UX Connections, the UX design agency with UX/UI consultants to help your digital product succeed.