Výzkumníci vyvíjejí vodou poháněného měkkého robota inspirovaného mořskými okurkami

Tým výzkumníků na katedře strojního inženýrství POSTECH vyvinul vodou poháněný samočinný měkký aktuátor, který je rychlejší a silnější než běžné měkké aktuátory. Tým vedli profesor Dong Sung Kim, Dr. Andrew Choi a Hyeonseok Han. 

Výzkum byl publikován v roce 2007 Journal of Materials Chemistry A.

MCT a mořské okurky

Nový vývoj byl inspirován proměnlivou kolagenní tkání (MCT) mořských okurek. Tělo okurky je vyrobeno z MCT, což jí umožňuje tvrdnout nebo měknout v závislosti na okolním prostředí. Modul pružnosti mořských okurek je schopen se změnit až 10krát během několika sekund, a to je to, co jim umožňuje protáhnout se malými štěrbinami nebo se nafouknout, aby ohrožovaly predátory. Dokážou toho vytvořit nebo zničit vodíkové vazby v kolagenových tkáních. ovládáním chemických regulátorů.

Akční členy jsou tuhé a mohou měnit své fyzikální stavy pomocí změny elektrického signálu, podobně jako u motoru nebo spínače. Některé měkké aktuátory jsou na druhou stranu schopny reagovat na vodu a využívat ji jako zdroj energie. U měkké robotiky, která vyžaduje volnost pohybu, mohou v tomto ohledu pomoci měkké aktuátory. Stávající měkké ovladače jsou často křehké a pomalé, což znamená, že je nelze efektivně používat.

Lepší než konvenční měkké aktuátory

Vědci se inspirovali MCT mořských okurek, které mohou libovolně měnit tvar reakcí s vodou. Poté vyvinuli aktuátor, který je programovatelný a založený na velkoobjemovém hydrogelu PNIPAAm, který je extrémně flexibilní. Prokázal ovládací sílu 200krát větší a 300krát rychlejší než konvenční měkké aktuátory, které spoléhají na vodu jako zdroj energie. Tyto pohony jsou dokonce schopny využívat vodu jako zdroj energie, když má 80 stupňů Celsia. 

Prostřednictvím různých testů pohon prokázal, že je dostatečně robustní, aby obnovil původní tvar, když byl vystaven 300% namáhání v tahu. 

Podle týmu by tento aktuátor mohl být použit v mnoha různých odvětvích, včetně průmyslových a biomedicínských oblastí. Mohlo by to také znamenat rozdíl v průmyslových robotech, konkrétněji s chapadly, které fungují jako lidská paže a zvedají materiály. Tento typ robota také umí uzavírat rány a fungovat jako umělé prsty.

„Měkký robot se aktivuje, když přijde do kontaktu s vlhkostí a je flexibilní a deformovatelný, aby se snadno přizpůsobil různým prostředím,“ vysvětlil profesor Dong Sung Kim. "Tento nově vyvinutý hydrogelový pohon je velmi výkonný a rychle se aktivuje, aby umožnil provoz i v místech bez elektřiny pomocí chemické energie."

Výzkum byl podpořen Programem středního výzkumného pracovníka a Programem základního technologického biomedicínského rozvoje financovaným Ministerstvem vědy a ICT a Korejskou národní výzkumnou nadací a projektem Alchymista financovaným Ministerstvem obchodu, průmyslu a energetiky.