Soft Roboti s 4D tiskem se mohou sami sestavit

Nový 4D-vytištěný měkký robot vyvinutý výzkumníky z Cell Press se dokáže po zahřátí sám sestavit. Může provádět úkoly, jako je rolování do kopce a navigace nepředvídatelnou krajinou. 

Prototyp ve tvaru trubky byl představen v časopise záležitost na září 22.

Wei Feng je materiálový vědec na Tianjin University v Číně a hlavní autor článku.

„Stejně jako hmyz s anténami dokáže robot překonat malou překážku. Ale když je překážka příliš vysoká, otočí se zpět,“ říká Feng. "Celý proces je spontánní bez lidského zásahu nebo kontroly."

4D vytištěno se čtvrtým rozměrem

Robot je nejprve plochý a obdélníkový list 3D tištěného elastomeru z tekutých krystalů, což je typ plastového materiálu, který je pružný. Jakmile se povrch pod touto fólií zahřeje, robot se poté zkroutí a vytvoří trubici, která připomíná pružinu. Důvod, proč je tento robot vytištěn 4D spíše než 3D, je ten, že změna tvaru pod vnější stimulací přidává čas jako čtvrtý rozměr.

Kontakt s horkým povrchem způsobí pnutí v materiálu poté, co robot vytvoří trubici. To zase způsobí, že se robot převalí jedním směrem, přičemž hnací síla pohybu je extrémně silná. Ve skutečnosti je tak silný, že je robot schopen vyšplhat do 20stupňového sklonu nebo nést závaží, které je až 40krát větší než jeho vlastní. Rychlost robota závisí na jeho délce, přičemž delší roboty se odvalují rychleji než ty kratší. 

Testování robotů

Výzkumníci nastavili tyto roboty tak, aby plnili úkoly a prokazovali své dovednosti při nahrávání. Jeden z nich zahrnoval závod mezi různě velkými roboty a další, který vezl vozík. V těchto videích roboti také ukázali, jak mohou změnit své chování na základě okolí. Pokud robot narazí na náročnou překážku, může dělat věci jako vylézt na schod nebo změnit směr. 

Vedoucí autor Feng byl překvapen chováním robota.

„Elastomery z tekutých krystalů jsme zpracovali na vzorky různých tvarů pomocí 4D tisku a stimulovali jsme tyto vzorky světlem, teplem a elektřinou, abychom pozorovali jejich odezvu,“ říká. "Našli jsme mnoho zajímavých jízdních jevů kromě deformace."

Podle výzkumníků by tyto roboty mohly být v budoucnu využívány k provádění úkolů na malých a stísněných místech, například v potrubí. Mohly by také fungovat v extrémních podmínkách, jako jsou intenzivně horké povrchy.

„Doufáme, že měkké roboty se již nebudou omezovat na jednoduché aktuátory, které mohou měnit tvar pouze v pevné poloze,“ říká Feng.