Forskere kan fjernstyre og rekonfigurere myke roboter

 Forskere fra North Carolina State University og Elon University har utviklet en ny teknikk for å fjernstyre og rekonfigurere myke roboter. De var i stand til å kontrollere robotene, låse dem i én posisjon og omkonfigurere dem slik at de kunne bli forskjellige former. Forskerteamet klarte å utvikle dette ved bruk av lys og magnetiske felt. 

Joe Tracy, en av professorene i materialvitenskap og ingeniørvitenskap ved NC State og forfatter av artikkelen om den nye forskningen, snakket om utviklingen. 

"Vi er spesielt begeistret for rekonfigurerbarheten," sa han. «Ved å konstruere egenskapene til materialet kan vi fjernstyre den myke robotens bevegelse; vi kan få den til å holde en gitt form; vi kan deretter returnere roboten til sin opprinnelige form eller endre bevegelsen ytterligere; og vi kan gjøre dette gjentatte ganger. Alle disse tingene er verdifulle, når det gjelder denne teknologiens nytte i biomedisin eller romfart.» 

De myke robotene som forskerne brukte ble laget av polymer som var innebygd med magnetiske jernmikropartikler. Normalt er denne typen materiale ikke fleksibel, og den holder seg i sin form. Det som er annerledes med materialet som forskerne brukte, er at når de varmet det opp ved å bruke lys fra en lysdiode (LED), ble polymeren bøyelig. 

Forskerne brukte deretter et magnetfelt for å endre og kontrollere formen på de myke robotene eksternt. Når roboten var den formen forskerne ønsket, fjernet de LED-lyset. Når lyset ble fjernet, ble roboten stiv igjen. Denne gangen var den i ny form. LED-lyset ble deretter satt på igjen, og de fjernet magnetfeltet. På det tidspunktet var de myke robotene i stand til å gå tilbake til sin opprinnelige form. Hvis de ikke ville at roboten skulle gå tilbake til sin opprinnelige form, kunne de påføre lyset igjen og bruke magnetfeltet til å lage enda flere former. 

Disse myke bøyelige robotene har potensial til å brukes til mange forskjellige ting. Forskerne kunne bruke dem til å løfte og transportere gjenstander, og de ble også brukt som utkrager. 

Jessica Liu, den første forfatteren av papiret, snakket om den nye teknikken. 

"Vi er ikke begrenset til binære konfigurasjoner, slik som at en grabber enten er åpen eller lukket," sa hun. "Vi kan kontrollere lyset for å sikre at en robot vil holde formen når som helst."

Forskerne laget også en beregningsmodell. Dette kan brukes til å lage en raskere og mer effektiv designprosess for myk robot. De er i stand til å justere robotens form, polymertykkelse, mengde jernmikropartikler i polymeren, og størrelsen og retningen til magnetfeltet. Alt dette kan gjøres før de konstruerer prototypen. 

"De neste trinnene inkluderer optimalisering av polymeren for forskjellige bruksområder," sa Joe Tracy. "For eksempel ingeniørpolymerer som reagerer ved forskjellige temperaturer for å møte de spesifikke bruksområdene." 

Forskerens artikkel ble publisert i tidsskriftet Vitenskap Fremskritt. Den har tittelen "Fototermisk magnetisk kontrollert rekonfigurering av polymerkompositter for myk robotikk." 

Medforfatterne inkluderer Jonathan Gillen, tidligere undergraduate ved NC State; Sumeet Mishra, tidligere Ph.D. student ved NC State; og Benjamin Evans, førsteamanuensis i fysikk ved Elon University.