Fyysikot edistävät seuraavan sukupolven muotoa muuttavia robottija

Bathin yliopiston fyysikoiden tiimi on keksinyt uuden tavan pinnoittaa pehmeitä robottija materiaaleilla, jotka mahdollistavat niiden liikkumisen ja toimimisen tehokkaammin. Tämä edistysaskel johtaa seuraavan sukupolven muotoa muuttaviin robotteihin.

Tutkimus julkaistiin tieteellisessä lehdistössä Science Advances.

Merkitsevä läpimurto aktiivisessa aineessa

Tutkimuksen tekijöiden mukaan tämä aktiivisen aineen läpimurto voi olla merkittävä käännekohta robottien suunnittelussa. Jos konseptia kehitetään edelleen, asiantuntijat voivat lopulta määrittää pehmeän kiinteän muodon, käyttäytymisen ja liikkeen sen pinnan aktiivisuuden kautta, sen sijaan, että se perustuisi luonnolliseen joustavuuteen.

Useimpien pehmeiden materiaalien pinta kutistuu palloksi, samalla tavalla kuin vesi muodostaa pisaroita. Tämä johtuu siitä, että nesteiden ja muiden pehmeiden materiaalien pinta supistuu luonnostaan mahdollisimman pieneksi pinta-alaksi. Aktiivinen aine voidaan kuitenkin suunnitella siten, että se ei noudata tätä kaavaa.

Tässä tekniikassa ja aktiivisessa aineessa asiantuntijat toivovat, että seuraavan sukupolven koneet valmistetaan useista yksittäisistä aktiivisista yksiköistä, jotka yhdessä määrittävät koneen liikkeen ja toiminnan. Tätä mahdollisuutta ennen nämä koneet olivat keskusohjatun ohjauksen alaisia. Uusi suunnittelu muistuttaa sitä, miten omat biologiset kudokset toimivat.

Uusien pehmeiden koneiden suunnittelu

Tieteilijät voivat ottaa tämän suunnittelun ja luoda pehmeitä koneita, joiden kädet koostuvat joustavista materiaaleista, jotka ovat voimassa roboteilla, jotka sijaitsevat materiaalien pinnalla. Toinen mahdollisuus on muuttaa lääkeannostelukapselien koko ja muoto pinnoittamalla nanopartikkeleiden pinta vastaavalla ja aktiivisella materiaalilla.

Tutkimuksen ensimmäisen tekijän, Dr. Jack Binyshin, mukaan yksi tämän uuden kehityksen kiinnostavimmista puolista on, että se haastaa tapamme katsella “tavallisia luonnon lakeja”.

“Aktiivinen aine saa meidät katsomaan tuttuihin luonnon lakien uudesta näkökulmasta — lakeja, kuten se, että pinnan jännitys on positiivinen — uudessa valossa. Nähdä, mitä tapahtuu, kun rikkomme nämä säännöt, ja miten voimme hyödyntää tuloksia, on jännittävä paikka tehdä tutkimusta”, Dr. Binysh sanoo.

Dr. Anton Souslov on tutkimuksen vastaava tekijä.

“Tämä tutkimus on tärkeä konseptin osoitus ja sillä on monia hyödyllisiä vaikutuksia. Esimerkiksi tulevaisuuden teknologia voi tuottaa pehmeitä robottija, jotka ovat paljon pehmeämpiä ja parempia käsittelemään ja manipuloimaan herkkä materiaaleja”, Dr. Souslov sanoo.

Tutkijat kehittivät teorian ja simulaatiot, joilla kuvattiin 3D-pehmeä kiinteä, jonka pinta kokee aktiivisia jännityksiä. Tulokset osoittivat, että aktiiviset jännitykset laajentavat materiaalin pintaa ja vetävät kiinteää ainekkoa, mikä aiheuttaa globaalin muodonmuutoksen. Kiinteän ottama muoto voidaan sitten muuttaa muuttamalla materiaalin elastisia ominaisuuksia.

Tutkijaryhmä aikoo soveltaa tätä periaatetta suunnittelemaan tarkemmin määritellyt robotit, ja he tulevat tutkimaan syvemmälti kollektiivista käyttäytymistä ja sitä, mitä tapahtuu, kun useita aktiivisia kiinteitä aineita pakataan yhdessä.