Bundling and Tumbling in Bacterial-inspired Bi-flagellated Soft Robots for Attitude Adjustment

机器人 计算机科学 人工智能 心理学 计算机视觉
作者
Zhuonan Hao,Siddharth Zalavadia,Mohammad Khalid Jawed
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2405.02291
摘要

We create a mechanism inspired by bacterial swimmers, featuring two flexible flagella with individual control over rotation speed and direction in viscous fluid environments. Using readily available materials, we design and fabricate silicone-based helical flagella. To simulate the robot's motion, we develop a physics-based computational tool, drawing inspiration from computer graphics. The framework incorporates the Discrete Elastic Rod method, modeling the flagella as Kirchhoff's elastic rods, and couples it with the Regularized Stokeslet Segments method for hydrodynamics, along with the Implicit Contact Model to handle contact. This approach effectively captures polymorphic phenomena like bundling and tumbling. Our study reveals how these emergent behaviors affect the robot's attitude angles, demonstrating its ability to self-reorient in both simulations and experiments. We anticipate that this framework will enhance our understanding of the directional change capabilities of flagellated robots, potentially stimulating further exploration on microscopic robot mobility.
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