Ρομποτικά Σκληρά 4D-Εκτυπωμένα Μπορούν Να Αυτοσυναρμολογηθούν

Ένας νέος ρομποτικός σκληρός 4D-εκτυπωμένος που αναπτύχθηκε από ερευνητές στο Cell Press είναι σε θέση να αυτοσυναρμολογηθεί όταν θερμανθεί. Μπορεί να εκτελέσει εργασίες όπως το ρολάρισμα ανηφορικά και η πλοήγηση σε απρόβλεπτους τοπικούς χώρους. 

Το πρωτότυπο σχήματος σωλήνα παρουσιάστηκε στο περιοδικό Matter στις 22 Σεπτεμβρίου.

Ο Wei Feng είναι επιστήμονας υλικών στο Πανεπιστήμιο Tianjin στην Κίνα και старший συγγραφέας του εγγράφου.

“Όπως ένα έντομο με κεραίες, ο ρομποτικός σκληρός μπορεί να υπερβεί ένα μικρό εμπόδιο. Αλλά όταν το εμπόδιο είναι πολύ υψηλό, θα γυρίσει πίσω,” λέει ο Feng. “Ολόκληρη η διαδικασία είναι αυθόρμητη χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση ή έλεγχο.”

4D-Εκτυπωμένος Με Τέταρτη Διασταση

Ο ρομποτικός σκληρός είναι αρχικά ένα επίπεδο και ορθογώνιο φύλλο από 3D-εκτυπωμένο ελαστομερές κρυστάλλου υγρού, που είναι ένα είδος πλαστικού υλικού που είναι ελαστικό. Μόλις η επιφάνεια κάτω από αυτό το φύλλο θερμανθεί, ο ρομποτικός σκληρός τότε στρέφεται για να σχηματίσει einen σωλήνα που μοιάζει με ελαστικό. Ο λόγος που ο ρομποτικός σκληρός είναι 4D-εκτυπωμένος και όχι 3D-εκτυπωμένος είναι ότι η αλλαγή σχήματος υπό εξωτερική διέγερση προσθέτει τον χρόνο ως τέταρτη διάσταση.

Η επαφή από την ζεστή επιφάνεια προκαλεί μια τάση στο υλικό μετά τη διαμόρφωση του ρομποτικού σκληρού σε σωλήνα. Αυτό με τη σειρά του προκαλεί τον ρομποτικό σκληρό να κυλήσει σε μια κατεύθυνση, με τη δύναμη πίσω από την κίνηση να είναι εξαιρετικά ισχυρή. Στην πραγματικότητα, είναι τόσο ισχυρή που ο ρομποτικός σκληρός είναι ικανός να ανεβαίνει σε μια κλίση 20 μοιρών ή να μεταφέρει βαρύτητες που είναι μέχρι 40 φορές το δικό του. Η ταχύτητα του ρομποτικού σκληρού εξαρτάται από το μήκος του, με τα μεγαλύτερα ρομποτικά σκληρά να κυλάνε πιο γρήγορα από τα μικρότερα. 

Δοκιμές Ρομποτικών

Οι ερευνητές έθεσαν αυτούς τους ρομποτικούς σκληρούς να εκτελέσουν εργασίες και να δείξουν τις ικανότητές τους ενώ ηχογραφούνταν. Ένα από αυτά περιελάμβανε έναν αγώνα μεταξύ των διαφορετικών μεγεθών ρομποτικών σκληρών και ένα άλλο που μετέφερε ένα καρότσι. Σε αυτά τα βίντεο, οι ρομποτικοί σκληροί έδειξαν επίσης πώς μπορούσαν να αλλάξουν τη συμπεριφορά τους με βάση το περιβάλλον. Αν ο ρομποτικός σκληρός συναντούσε ένα δύσκολο εμπόδιο, θα μπορούσε να κάνει πράγματα όπως να ανεβαίνει σε ένα σκαλί ή να αλλάζει κατεύθυνση. 

Ο старший συγγραφέας Feng ήταν έκπληκτος από τη συμπεριφορά του ρομποτικού σκληρού.

“Επεξεργαστήκαμε τα ελαστομερή κρυστάλλου υγρού σε δείγματα διαφόρων σχημάτων μέσω 4D-εκτύπωσης και διέγερσης αυτών των δειγμάτων με φως, θερμότητα και ηλεκτρισμό για να παρατηρήσουμε την απόκρισή τους,” λέει. “Βρήκαμε πολλά ενδιαφέροντα φαινόμενα οδήγησης εκτός από τη μεταμόρφωση.”

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτοί οι ρομποτικοί σκληροί θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για την εκτέλεση εργασιών σε μικρούς και στενούς χώρους, όπως σε einen σωλήνα. Θα μπορούσαν επίσης να λειτουργούν σε ακραίες συνθήκες, όπως σε έντονα ζεστές επιφάνειες.

“Ελπίζουμε ότι οι ρομποτικοί σκληροί δεν θα περιοριστούν πλέον σε απλές ενεργοποιητές, οι οποίοι μπορούν μόνο να αλλάξουν σχήμα σε μια σταθερή θέση,” λέει ο Feng.