Forskere kan fjernstyre og omkonfigurere bløde robotter

 Forskere fra North Carolina State University og Elon University har udviklet en ny teknik til at fjernstyre og omkonfigurere bløde robotter. De kunne styre robotterne, låse dem i en position og omkonfigurere dem, så de kunne blive forskellige former. Forskerholdet kunne udvikle dette med hjælp af lys og magnetfelt. 

Joe Tracy, en af professorerne i materialevidenskab og -teknik ved NC State og en af forfatterne til artiklen om den nye forskning, talte om udviklingen. 

“Vi er særligt begejstrede for omkonfigurerbarheden,” sagde han. “Ved at udvikle materialets egenskaber kan vi styre den bløde robotters bevægelse på afstand; vi kan få den til at holde en given form; vi kan derefter returnere robotten til dens oprindelige form eller yderligere ændre dens bevægelse; og vi kan gøre dette gentagne gange. Alle disse ting er værdifulde i forhold til denne teknologis nytte i biomedicin eller rumfart.” 

De bløde robotter, som forskerne brugte, var lavet af polymer, der var indlejret med magnetiske jernmikropartikler. Normalt er dette materiale ikke fleksibelt og forbliver i sin form. Det, der er anderledes ved materialet, som forskerne brugte, er, at når de opvarmede det ved at bruge lys fra en lysdiod (LED), blev polymeren formbar. 

Forskerne brugte derefter et magnetfelt til at fjernstyre og styre formen på de bløde robotter. Når robotten var i den form, som forskerne ønskede, fjernede de LED-lyset. Når lyset var fjernet, blev robotten stiv igen. Denne gang var den i den nye form. LED-lyset blev derefter genanvendt, og de fjernede magnetfeltet. På det tidspunkt kunne de bløde robotter returnere til deres oprindelige form. Hvis de ikke ønskede, at robotten skulle returnere til dens oprindelige form, kunne de genanvende lyset og bruge magnetfeltet til at skabe endnu flere former. 

Disse bløde, formbare robotter har potentialet til at blive brugt til mange forskellige ting. Forskerne kunne bruge dem til at løfte og transportere objekter, og de blev også brugt som konsoller. 

Jessica Liu, den første forfatter af artiklen, talte om den nye teknik. 

“Vi er ikke begrænset til binære konfigurationer, såsom en griber, der er enten åben eller lukket,” sagde hun. “Vi kan styre lyset, så en robot holder sin form på ethvert punkt.”

Forskerne skabte også en beregningsmodel. Denne model kan bruges til at skabe en hurtigere og mere effektiv designproces for bløde robotter. De kan justere robotternes form, polymertykkelse, mængden af jernmikropartikler i polymeren og størrelsen og retningen af magnetfeltet. Dette kan allesammen gøres, før de konstruerer prototypen. 

“Næste skridt inkluderer at optimere polymeren til forskellige anvendelser,” sagde Joe Tracy. “For eksempel kan vi udvikle polymerer, der reagerer ved forskellige temperaturer for at opfylde bestemte anvendelser.” 

Forskergruppens artikel blev offentliggjort i tidsskriftet Science Advances. Den er titlen “Photothermally Magnetically Controlled Reconfiguration of Polymer Composites for Soft Robotics.” 

Medforfatterne inkluderer Jonathan Gillen, tidligere bachelorstuderende ved NC State; Sumeet Mishra, tidligere ph.d.-studerende ved NC State; og Benjamin Evans, lektor i fysik ved Elon University.