LUBRIBOT: A sustainable soft robot facilitating non-contact adhesion and directed locomotion by vibration induced lubrication flow

Roboter er i dag en direkte eller indirekte del av de fleste menneskers hverdagsliv; de rengjør hjem, transporterer og bearbeider biologisk materiale for næringsmiddelindustrien, bidrar til å forbedre livskvaliteten til eldre, og sorterer avfall som skal resirkuleres, for å nevne et par eksempler. De teknologiske løsningene for både konvensjonelle og myke roboter er i dag avhengige av fysisk kontakt for å muliggjøre adhesjon og bevegelse, som kanskje er de to mest fundamentale komponentene innen robotikk. I dette prosjektet planlegger vi å utvikle en bærekraftig robot som benytter en elastisk skive som vibrerer for å feste seg til overflaten. Dette etablerer en lufthinne mellom roboten og veggen, en effektiv smøring, som vil gi kontroll over adhesjon og bevegelse uten krav om direkte fysisk kontakt. Prosjektet vil undersøke bruken av bærekraftige og biologisk nedbrytbare materialer til roboten, og vårt arbeid er integrert i et rammeverk for ansvarlig forskning og innovasjon (RRI), som også inkluderer en vurdering av livssyklusen. Hvis prosjektet lykkes, vil det avdekke grunnleggende prinsipper innen myk robotikk for å muliggjøre adhesjon og bevegelse uten fysisk kontakt, sammen med retningslinjer for potensiell anvendelse av bærekraftige materialer i utviklingen av myke roboter.

Today, the technological solutions for both conventional and soft robotics rely on direct physical contact to enable adhesion and locomotion, the two most fundamental modalities in robotics. In the LUBRIBOT project, we aim to overcome these limitations and will develop a sustainable non-contact robot utilising vibration induced lubrication, allowing detailed control over adhesion and locomotion without the need for direct physical contact. It is a radical step in the technological development as it relies on a new working principle that has the potential to pave the way for a new generation of soft robotic design. At the heart of the project lies a modulation of lubrication flow through oscillations of the robot’s adhesion cup, where we will use multifunctional materials that are bio-degradable. The success of the project requires convergence of different emerging technologies including micro-scale technology for surface patterning, advanced multifuctional materials, robotics, computational and data driven research and sensor development. LUBRIBOT has a simple design based on a combination of a soft adhesion cup and a vibrating motor, allowing it to be cheaply manufactured. A fundamental understanding of the coupled effects between vibrations, elastic deformation of the soft material and the lubricating flow will allow design of controlled adhesion and locomotion. A computational toolbox will be developed to mimic the robotic behaviour and predict its optimal operating conditions. With the increasing use of robots brings a social responsibility to develop these in a sustainable manner. Combining life cycle assessment (LCA) and ecodesign principles with the technological aspects of design in this early phase of development will enable LUBRIBOT to be innovative and groundbreaking in the use of sustainable materials for soft robotics. Our research methodology is embedded in an RRI framework, where our project group will benefit from interdisciplinary viewpoints.