Исследователи из Университета штата Северная Каролина и Университет Элон разработали методику, которая позволяет удаленно контролировать движение мягких роботов, зафиксируйте их в этом положении столько, сколько необходимо и потом перенастроить роботов в новые формы. Этот метод основан на Света и магнитных полей.
«Мы в частности возбуждены о реконфигурации», — говорит Джо Трейси, профессор материаловедения и инженерии в НК государства и соответствующие автор бумаги на работе. «Инженерные свойства материала, мы можем контролировать мягкого робота движение удаленно, мы можем сделать это, чтобы держать заданную форму, мы можем потом вернуть робота к своей первоначальной форме или дальнейшее изменение ее движение; и мы можем сделать это неоднократно. Все эти вещи являются ценными, с точки зрения полезности этой технологии в биомедицинских и космических применений».
Для этой работы ученые использовали мягкие роботы изготовлены из полимера с встроенной магнитной железной микрочастицы. При нормальных условиях, материал относительно жесткий и держит форму. Однако, исследователи могут нагреть материал, используя свет из светоизлучающего диода (Сид), который делает полимер податливым. Когда-то сговорчивее, исследователи показали, что они могут контролировать форму робота удаленно путем применения магнитного поля. После формирования нужной формы, исследователи смогли удалить свет, позволяя роботу, чтобы возобновить его оригинальный жесткость — эффективно фиксируя форму на месте.
Путем применения света и снятия магнитного поля, исследователи смогли получить мягкие роботы, чтобы вернуться в свои первоначальные формы. Или они могли снова применить свет и манипулировать магнитным полем для перемещения роботы или заставить их взять на себя новые формы.
В экспериментальных испытаний, исследователи показали, что мягкие роботы могут быть использованы для формирования «хапуги» для подъема и транспортировки объектов. Мягкие роботы могут также использоваться в качестве кантилеверов, или сложить в «цветы» с лепестками, которые гнутся в разные стороны.
«Мы не ограничиваемся бинарных конфигураций, таких как граббер быть либо открыты, либо закрыты», — говорит Джессика Лю, первый автор статьи и аспирант штата Северная Каролина. «Мы можем управлять светом, чтобы гарантировать, что робот будет держать свою форму в любой момент».
Кроме того, ученые разработали вычислительную модель, которая может использоваться, чтобы упростить процесс проектирования робота. Модель позволяет им корректировать форму робота, толщина полимера, обилие железных микрочастиц в полимерной, а также размер и направление необходимого магнитного поля до построения прототипа для выполнения конкретных задач.
«Следующим шагом станет оптимизация полимера для различных применений», — говорит Трейси. «Например, инженерные полимеры, которые реагируют при различных температурах в целях удовлетворения потребностей конкретных приложений».
В статье, «Photothermally и Магнитоуправляемых реорганизации полимерных композитов для мягкой робототехники», — появляется в журнале Science авансы. Первый автор статьи Джессика Лю, аспирант НЦ государства. Бумага была написана в соавторстве с Джонатаном Гиллен, бывший студентом в НК государства; Сумит Мишра, бывший аспирант в штате Северная Каролина; и Бенджамин Эванс, адъюнкт-профессор физики Университета Элон.
Работа была выполнена при поддержке Национального научного фонда (ННФ) в рамках грантов СМГИ-1663416 и CMMI-1662641. Работа была также поддержана исследовательский треугольник MRSEC, который финансируется ННФ грант ДМР-1121107; и НК государственного аналитического приборостроения фонда и Университета Дьюка общие материалы приборостроения объекте, которые поддерживаются штата Северная Каролина и правительственных субсидий САОР-1542015.
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!