नए तकनीक से फ्लाइंग माइक्रोबॉट्स का प्रदर्शन सुधरा

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक नई फैब्रिकेशन तकनीक विकसित की है जो लो-वोल्टेज, पावर-डेंस, हाई एंड्योरेंस सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के उत्पादन को सक्षम बनाती है जो एयरियल माइक्रोरोबोट्स के लिए उपयुक्त हैं। ये आर्टिफिशियल मांसपेशियां रोबोट के पेलोड में सुधार करती हैं और इसे सर्वश्रेष्ठ-इन-क्लास होवेरिंग प्रदर्शन प्राप्त करने में मदद करती हैं।

कम दोषों वाली आर्टिफिशियल मांसपेशियां

सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स वर्तमान संस्करणों की तुलना में 75 प्रतिशत कम वोल्टेज पर काम करते हैं और 80 प्रतिशत अधिक पेलोड ले जा सकते हैं। इस फैब्रिकेशन तकनीक द्वारा उत्पादित आर्टिफिशियल मांसपेशियों में भी कम दोष होते हैं, जो घटकों के जीवनकाल को बढ़ाते हैं।

केविन चेन इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस विभाग में डी. रीड वीडन, जूनियर ’41 सहायक प्रोफेसर हैं और रिसर्च लेबोरेटरी ऑफ इलेक्ट्रॉनिक्स (आरएलई) में सॉफ्ट एंड माइक्रो रोबोटिक्स लेबोरेटरी के प्रमुख हैं और शोध के वरिष्ठ लेखक हैं।

“यह हमारे लिए भविष्य में बहुत सारे अवसर खोलता है ताकि हम माइक्रोरोबोट पर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स लगा सकें। लोग सोचते हैं कि सॉफ्ट रोबोट रिगिड रोबोट के रूप में सक्षम नहीं हैं। हम दिखाते हैं कि यह रोबोट, जो एक ग्राम से कम वजन का है, सबसे लंबे समय तक उड़ता है और होवेरिंग फ्लाइट के दौरान सबसे छोटी त्रुटि के साथ। मुख्य संदेश यह है कि सॉफ्ट रोबोट रिगिड रोबोट के प्रदर्शन को पार कर सकते हैं,” चेन कहते हैं।

शोध एडवांस्ड मैटेरियल्स में प्रकाशित किया गया था।

आयताकार रोबोट एक पेनी के एक चौथाई से कम वजन का है, और इसके पास चार सेट विंग हैं जो प्रत्येक एक सॉफ्ट एक्ट्यूएटर द्वारा संचालित होते हैं। मांसपेशियों जैसे एक्ट्यूएटर्स में दो पतले इलेक्ट्रोड के बीच एलास्टोमर की परतें होती हैं। जब एक्ट्यूएटर पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रोड एलास्टोमर को दबाते हैं, जिससे विंग को फ्लैप करने वाला एक यांत्रिक तनाव पैदा होता है।

टीम 20 परतों वाले एक एक्ट्यूएटर बनाने में सक्षम थी, जिनमें से प्रत्येक की मोटाई 10 माइक्रोमीटर थी।

स्पिन कोटिंग प्रक्रिया

टीम के सामने आने वाली एक बड़ी बाधा स्पिन कोटिंग प्रक्रिया में थी, जिसमें एक एलास्टोमर को एक समतल सतह पर डाला जाता है और तेजी से घुमाया जाता है। केंद्रापसारक बल के परिणामस्वरूप फिल्म बाहर की ओर खींची जाती है और पतली हो जाती है।

“इस प्रक्रिया में, हवा एलास्टोमर में वापस आती है और बहुत सारे सूक्ष्म हवा के बुलबुले बनाती है। इन हवा के बुलबुलों का व्यास लगभग 1 माइक्रोमीटर है, इसलिए पहले हमने उन्हें अनदेखा किया। लेकिन जब आप पतली और पतली परतें प्राप्त करते हैं, तो हवा के बुलबुलों का प्रभाव मजबूत और मजबूत होता जाता है। यह परंपरागत रूप से लोगों को इतनी पतली परतें बनाने से रोकता है,” चेन समझाते हैं।

स्पिन कोटिंग के तुरंत बाद वैक्यूम प्रक्रिया करने से, हवा के बुलबुले हटा दिए जाते हैं और एलास्टोमर को सूखने के लिए बेक किया जा सकता है।

इन दोषों को हटाकर, एक्ट्यूएटर का पावर आउटपुट 300 प्रतिशत से अधिक बढ़ जाता है, और इसका जीवनकाल काफी सुधर जाता है।

शोधकर्ताओं ने इन तकनीकों का उपयोग 20-परत वाली आर्टिफिशियल मांसपेशी बनाने के लिए किया, जिसे बाद में उनके पिछले 6-परत संस्करण और राज्य-ऑफ-द-आर्ट रिगिड एक्ट्यूएटर्स के खिलाफ परीक्षण किया गया।

20-परत वाला एक्ट्यूएटर, जो काम करने के लिए 500 वोल्ट से कम की आवश्यकता होती है, रोबोट को 3.7 से 1 का लिफ्ट-टू-वेट अनुपात देने के लिए पर्याप्त शक्ति लगाता है, जिसका अर्थ है कि यह अपने वजन के लगभग तीन गुना आइटम ले जा सकता है।

टीम ने 20 सेकंड की होवेरिंग फ्लाइट भी सफलतापूर्वक पूरी की, जो चेन के अनुसार, एक सबग्राम रोबोट द्वारा कभी दर्ज की गई सबसे लंबी है।

“दो साल पहले, हमने सबसे शक्तिशाली एक्ट्यूएटर बनाया था और यह अभी भी उड़ सकता था। हमने सोचा कि क्या सॉफ्ट रोबोट कभी रिगिड रोबोट के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं? हमने एक दोष के बाद एक दोष देखा, इसलिए हमने काम करना जारी रखा और हमने एक-एक फैब्रिकेशन समस्या का समाधान किया, और अब सॉफ्ट एक्ट्यूएटर का प्रदर्शन रिगिड एक्ट्यूएटर्स के साथ पकड़ में आ रहा है। वे thậmच राज्य-ऑफ-द-आर्ट रिगिड एक्ट्यूएटर्स से थोड़े बेहतर हैं। और अभी भी सामग्री विज्ञान में फैब्रिकेशन प्रक्रियाएं हैं जिन्हें हम नहीं समझते हैं। इसलिए, मैं एक्ट्यूएशन वोल्टेज को कम करने के लिए जारी रखने के लिए बहुत उत्साहित हूं,” वे कहते हैं।

टीम अब स्पिन कोटिंग से अधिक सटीक तरीकों की ओर देख रही है ताकि परतों को पतला किया जा सके। चेन उम्मीद करते हैं कि मोटाई को 1 माइक्रोमीटर तक कम किया जा सकता है।