Tutkijat voivat etäohjata ja määrittää uudelleen pehmeitä robotteja

 North Carolina State Universityn ja Elon Universityn tutkijat ovat kehittäneet uuden tekniikan pehmeiden robottien kauko-ohjaukseen ja uudelleenkonfigurointiin. He pystyivät ohjaamaan robotteja, lukitsemaan ne yhteen asentoon ja konfiguroimaan ne uudelleen niin, että niistä voi tulla erilaisia ​​muotoja. Tutkijaryhmä pystyi kehittämään tämän valon ja magneettikenttien avulla. 

Joe Tracy, yksi materiaalitieteen ja tekniikan professoreista NC Statessa ja uuden tutkimuksen kirjoittaja, puhui kehityksestä. 

"Olemme erityisen innoissamme uudelleenkonfiguroitavuudesta", hän sanoi. ”Materiaalin ominaisuuksia suunnittelemalla voimme ohjata pehmeän robotin liikettä etänä; voimme saada sen pitämään tietyn muodon; voimme sitten palauttaa robotin alkuperäiseen muotoonsa tai muokata sen liikettä edelleen; ja voimme tehdä tämän toistuvasti. Kaikki nämä asiat ovat arvokkaita tämän teknologian hyödyn kannalta biolääketieteessä tai ilmailussa." 

Pehmeät robotit, joita tutkijat käyttivät, luotiin polymeeristä, johon oli upotettu magneettisia rautamikrohiukkasia. Normaalisti tämäntyyppinen materiaali ei ole joustava, ja se pysyy muodossaan. Tutkijoiden käyttämässä materiaalissa on eroa siinä, että kun he lämmittivät sitä käyttämällä valodiodin (LED) valoa, polymeeristä tuli taipuisaa. 

Sitten tutkijat käyttivät magneettikenttää pehmeiden robottien muodon etämuutokseen ja hallintaan. Kun robotti oli sellaisen muodon kuin tutkijat halusivat, he poistivat LED-valon. Kun valo oli poistettu, robotista tuli jälleen jäykkä. Tällä kertaa se oli uudessa muodossa. LED-valo laitettiin sitten uudelleen päälle ja ne poistivat magneettikentän. Siinä vaiheessa pehmeät robotit pystyivät palaamaan alkuperäiseen muotoonsa. Jos he eivät halunneet robotin palaavan alkuperäiseen muotoonsa, he voisivat kohdistaa valon uudelleen ja käyttää magneettikenttää luodakseen entistä enemmän muotoja. 

Näitä pehmeitä taipuisia robotteja voidaan käyttää moniin erilaisiin asioihin. Tutkijat pystyivät käyttämään niitä esineiden nostamiseen ja kuljettamiseen, ja niitä käytettiin myös ulokkeina. 

Jessica Liu, paperin ensimmäinen kirjoittaja, puhui uudesta tekniikasta. 

"Emme rajoitu binäärikonfiguraatioihin, kuten kaappari on joko avoin tai suljettu", hän sanoi. "Voimme ohjata valoa varmistaaksemme, että robotti säilyttää muotonsa missä tahansa kohdassa."

Tutkijat loivat myös laskennallisen mallin. Tätä voidaan käyttää nopeamman ja tehokkaamman pehmeän robotin suunnitteluprosessin luomiseen. He pystyvät säätämään robotin muotoa, polymeerin paksuutta, rautamikrohiukkasten määrää polymeerissä sekä magneettikentän kokoa ja suuntaa. Tämä kaikki voidaan tehdä ennen prototyypin rakentamista. 

"Seuraaviin vaiheisiin kuuluu polymeerin optimointi eri sovelluksiin", Joe Tracy sanoi. "Esimerkiksi teknisiä polymeerejä, jotka reagoivat eri lämpötiloissa vastatakseen erityisiin sovelluksiin." 

Tutkijan artikkeli julkaistiin lehdessä Tiede ennakot. Sen otsikko on "Phototermisesti magneettisesti ohjattu polymeerikomposiittien uudelleenkonfigurointi pehmeälle robotiikalle". 

Yhteiskirjoittajia ovat Jonathan Gillen, entinen perustutkinto NC Statessa; Sumeet Mishra, entinen Ph.D. opiskelija NC State; ja Benjamin Evans, fysiikan apulaisprofessori Elonin yliopistosta.