Forscher können weiche Roboter remote steuern und umkonfigurieren

 Forscher der North Carolina State University und der Elon University haben eine neue Technik entwickelt, um weiche Roboter remote zu steuern und umzukonfigurieren. Sie konnten die Roboter steuern, in einer Position festlegen und umkonfigurieren, sodass sie unterschiedliche Formen annehmen konnten. Das Forscherteam konnte dies mit Hilfe von Licht und magnetischen Feldern entwickeln. 

Joe Tracy, einer der Professoren für Materialwissenschaft und -technik an der NC State und Mitautor des Papers über die neue Forschung, sprach über die Entwicklungen. 

“Wir sind besonders aufgeregt über die Umkonfigurierbarkeit”, sagte er. “Indem wir die Eigenschaften des Materials bearbeiten, können wir die Bewegung des weichen Roboters remote steuern; wir können ihn in einer bestimmten Form halten; wir können den Roboter dann in seine ursprüngliche Form zurückversetzen oder seine Bewegung weiter modifizieren; und wir können dies wiederholt tun. All diese Dinge sind wertvoll in Bezug auf die Nützlichkeit dieser Technologie in der Biomedizin oder der Luft- und Raumfahrt.” 

Die weichen Roboter, die die Forscher verwendeten, wurden aus einem Polymer hergestellt, das mit magnetischen Eisen-Mikropartikeln versehen war. Normalerweise ist dieses Material nicht flexibel und bleibt in seiner Form. Was das Material, das die Forscher verwendeten, besonderes macht, ist, dass es, wenn es durch Licht von einer Leuchtdiode (LED) erhitzt wurde, formbar wurde. 

Die Forscher verwendeten dann ein magnetisches Feld, um die Form der weichen Roboter remote zu ändern und zu steuern. Sobald der Roboter die gewünschte Form hatte, entfernten die Forscher das LED-Licht. Sobald das Licht entfernt war, wurde der Roboter wieder steif. Diesmal war er in der neuen Form. Das LED-Licht wurde dann erneut angewendet, und sie entfernten das magnetische Feld. Zu diesem Zeitpunkt konnten die weichen Roboter ihre ursprüngliche Form wieder annehmen. Wenn sie nicht wollten, dass der Roboter seine ursprüngliche Form wieder annimmt, konnten sie das Licht erneut anwenden und das magnetische Feld verwenden, um noch mehr Formen zu erstellen. 

Diese weichen, formbaren Roboter haben das Potenzial, für viele verschiedene Dinge verwendet zu werden. Die Forscher konnten sie verwenden, um Objekte zu heben und zu transportieren, und sie wurden auch als Kragträger verwendet. 

Jessica Liu, die erste Autorin des Papers, sprach über die neue Technik. 

“Wir sind nicht auf binäre Konfigurationen beschränkt, wie zum Beispiel ein Greifer, der entweder geöffnet oder geschlossen ist”, sagte sie. “Wir können das Licht steuern, um sicherzustellen, dass ein Roboter seine Form bei jedem Punkt hält.”

Die Forscher erstellten auch ein computergestütztes Modell. Dies kann verwendet werden, um einen schnelleren und effizienteren Entwicklungsprozess für weiche Roboter zu erstellen. Sie können die Form des Roboters, die Dicke des Polymers, die Menge an Eisen-Mikropartikeln im Polymer und die Größe und Richtung des magnetischen Feldes anpassen. All dies kann vor der Konstruktion des Prototyps erfolgen. 

“Die nächsten Schritte umfassen die Optimierung des Polymers für unterschiedliche Anwendungen”, sagte Joe Tracy. “Zum Beispiel können wir Polymere entwickeln, die bei unterschiedlichen Temperaturen reagieren, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen.” 

Das Paper der Forscher wurde in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht. Es trägt den Titel “Photothermally Magnetically Controlled Reconfiguration of Polymer Composites for Soft Robotics.” 

Die Mitautoren umfassen Jonathan Gillen, ehemaliger Undergraduate an der NC State; Sumeet Mishra, ehemaliger Ph.D.-Student an der NC State; und Benjamin Evans, Associate Professor für Physik an der Elon University.