4D-gedrukte sagte robotte kan self saamstel

’n Nuwe 4D-gedrukte sagte robot wat deur navorsers by Cell Press ontwikkel is, kan self saamstel wanneer dit verhit word. Dit kan take uitvoer soos om opdraand te rol en onvoorspelbare landskappe te navigeer. 

Die buisvormige prototipe is in die joernaal aangebied saak op September 22.

Wei Feng is 'n materiaalwetenskaplike by Tianjin Universiteit in China en senior skrywer van die koerant.

“Soos 'n insek met antennas, kan die robot 'n klein hindernis oorkom. Maar wanneer die hindernis te hoog is, sal dit terugdraai,” sê Feng. “Die hele proses is spontaan sonder menslike inmenging of beheer.”

4D-gedruk met vierde dimensie

Die robot is eers 'n plat en reghoekige vel van 'n 3D-gedrukte vloeikristal-elastomeer, wat 'n tipe plastiekmateriaal is wat rekbaar is. Sodra die oppervlak onder hierdie laken verhit is, draai die robot dan op om 'n buis te vorm wat soos 'n veer lyk. Die rede waarom hierdie robot 4D-gedruk eerder as 3D-gedruk word, is dat die verandering in vorm onder eksterne stimulasie tyd as 'n vierde dimensie byvoeg.

Die kontak van die warm oppervlak veroorsaak 'n spanning in die materiaal nadat die robot 'n buis gevorm het. Dit veroorsaak op sy beurt dat die robot in een rigting rol, met die dryfkrag agter die beweging wat uiters sterk is. Trouens, dit is so sterk dat die robot in staat is om 'n 20 grade helling op te klim of gewigte te dra wat tot 40 keer van sy eie is. Die snelheid van die robot hang af van sy lengte, met die langer lengte robotte wat vinniger rol as die korter. 

Toets die robots

Die navorsers het hierdie robotte ingestel om take uit te voer en hul vaardighede te demonstreer terwyl hulle opgeneem word. Een hiervan het 'n wedren tussen die verskillende groottes robotte en 'n ander een wat 'n kar gedra het, ingesluit. In hierdie video's het die robotte ook gedemonstreer hoe hulle hul gedrag kan verander op grond van die omgewing. As die robot 'n uitdagende hindernis teëgekom het, kan dit dinge doen soos om 'n trappie op te klim of aanwysings te verander. 

Senior skrywer Feng was verras deur die robot se gedrag.

"Ons het die vloeibare kristal-elastomere in monsters van verskillende vorms verwerk deur 4D-drukwerk en hierdie monsters met lig, hitte en elektrisiteit gestimuleer om hul reaksie waar te neem," sê hy. "Ons het baie interessante ryverskynsels behalwe vervorming gevind."

Volgens die navorsers kan hierdie robotte in die toekoms gebruik word om take op klein en beperkte plekke, soos in 'n pyp, uit te voer. Hulle kan ook in uiterste toestande werk, soos intens warm oppervlaktes.

"Ons hoop dat sagte robotte nie meer beperk sal wees tot eenvoudige aktueerders nie, wat slegs in 'n vaste posisie van vorm kan verander," sê Feng.