باحثون يطورون روبوت لين软 مائي مستوحى من الخيار البحر

فريق من الباحثين في قسم الهندسة الميكانيكية في POSTECH طور محرك روبوت لين软 مائي يعمل ذاتيا، وهو أسرع وأقوى من المحركات اللينة التقليدية. وقاد الفريق البروفيسور دونغ سونغ كيم والدكتور أندرو تشوي وهاينسيوك هان.

نشرت الأبحاث في مجلة كيمياء المواد A.

المادة الكولاجينية المتغيرة والخيار البحر

استوحى التطوير الجديد من المادة الكولاجينية المتغيرة (MCT) للخيار البحر. يتكون جسم الخيار البحر من MCT، مما يسمح له بالتصلب أو الارتخاء حسب البيئة المحيطة. يمكن لمعامل المرونة للخيار البحر تغيير حتى 10 مرات في بضعة ثوان، وهذا ما يسمح له بالخروج من الشقوق الصغيرة أو التضخم للتهديد بالpredators. يمكنهم القيام بذلك عن طريق تكوين أو تدمير روابط الهيدروجين في الأنسجة الكولاجينية عن طريق التحكم في المنظمات الكيميائية.

المحركات هي محركات صلبة ويمكنها تغيير حالتها الفيزيائية باستخدام تغيير الإشارة الكهربائية، مثل المحرك أو المفتاح. بعض المحركات اللينة، من ناحية أخرى، قادرة على الاستجابة للماء واستخدامه كمصدر للطاقة. للمرونة في الحركة التي تتطلبها الروبوتات اللينة، يمكن للمحركات اللينة المساعدة في هذا الصدد. ومع ذلك، فإن المحركات اللينة التقليدية غالبا ما تكون هشة وبطيئة، مما يعني أنها لا يمكن تطبيقها بشكل فعال.

أفضل من المحركات اللينة التقليدية

استوحى الباحثون المادة الكولاجينية المتغيرة للخيار البحر، التي يمكنها تغيير الشكل بحرية عن طريق التفاعل مع الماء. ثم طوروا محركا برمجيًا يستند إلى هيدروجيل PNIPAAm بالجملة، وهو مرن للغاية. أظهرت قوة تشغيل 200 مرة أكبر و 300 مرة أسرع من المحركات اللينة التقليدية التي تعتمد على الماء كمصدر للطاقة. يمكن لهذه المحركات حتى استخدام الماء كمصدر للطاقة عندما تكون عند 80 درجة مئوية.

من خلال اختبارات مختلفة، أظهر المحرك أنه قوي بما يكفي لاستعادة الشكل الأصلي عند تعرضه لانفجار 300٪ من الانفجار.

وفقًا للفريق، يمكن استخدام هذا المحرك في العديد من القطاعات، بما في ذلك الصناعية والبيولوجية. يمكنه أيضًا أن يحدث فرقًا في الروبوتات الصناعية، على وجه الخصوص، مع المخالب التي تعمل كذراع بشري ورفع المواد. يمكن لهذا النوع من الروبوتات أيضًا إغلاق الجروح ويعمل كأصابع اصطناعية.

“يتم تنشيط الروبوت اللين عند ملامسته للرطوبة ومرنه ومتغير الشكل بسهولة للتكيف مع بيئات مختلفة،” أشار البروفيسور دونغ سونغ كيم. “هذا المحرك الهيدروجي الجديد قوي جدًا ويتحرك بسرعة لتمكين التشغيل حتى في الأماكن بدون كهرباء باستخدام الطاقة الكيميائية.”

دعم البحث من برنامج الباحثين في منتصف المسيرة وبرنامج التكنولوجيا الأساسية لتطوير الطب الحيوي الذي تموله وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات والمنحة البحثية الوطنية لكوريا، وبرنامج Alchemist الذي تموله وزارة التجارة والصناعة والطاقة.