Fysikere utvikler neste generasjons form-skifter roboter

Et team av fysikere ved University of Bath har oppdaget en ny måte å belage myke roboter med materialer som gjør dem i stand til å bevege seg og fungere mer effektivt. Den nye fremgangen vil føre til neste generasjon av form-skifter roboter. 

Forskningen ble publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Science Advances. 

Stor gjennombrudd på aktivt materiale

Ifølge studiens forfattere kan det nye gjennombruddet på “aktivt materiale” være et viktig vendepunkt i robotdesign. Hvis konseptet utvikles videre, kan eksperter til slutt bestemme formen, atferden og bevegelsen til en myk faststoff ved menneskekontrollert aktivitet på overflaten, i stedet for dens naturlige elastisitet. 

Overflaten av de fleste myke materialer trekker seg sammen til en sfære, likt måten vann dannes til dråper. Dette skjer på grunn av at overflaten av væsker og andre myke materialer naturlig trekker seg sammen til den minste overflaten som er mulig. Men aktivt materiale kan designes for å ikke følge dette mønsteret. 

Med disse teknikkene og aktivt materiale, håper eksperter at neste generasjon av maskiner vil bli laget av mange enkeltaktive enheter som arbeider sammen for å bestemme maskinens bevegelse og funksjon. Før denne muligheten, var disse maskinene styrt av en sentral kontroller. Den nye designen er lignende måten våre egne biologiske vev fungerer. 

Design av nye myke maskiner

Forskere kan ta denne designen og lage myke maskiner med armer bestående av fleksible materialer drevet av roboter som er plassert i overflaten av materialene. En annen mulighet er å endre størrelsen og formen på legemidler ved å belage overflaten av nanopartikler i et responsivt og aktivt materiale. 

Ifølge Dr. Jack Binysh, første forfatter av studien, er en av de mest interessante aspektene ved den nye utviklingen at den utfordrer måten vi ser på “familiære regler i naturen.” 

“Aktivt materiale gjør oss til å se på de familiære reglene i naturen — regler som at overflate-spenningskreftene må være positive — i et nytt lys. Å se hva som skjer hvis vi bryter disse reglene, og hvordan vi kan utnytte resultater, er en spennende plass å gjøre forskning,” sier Dr. Binysh.

Dr. Anton Souslov er en korresponderende forfatter av forskningen. 

“Denne studien er et viktig bevis på konsept og har mange nyttige implikasjoner. For eksempel kan fremtidens teknologi produsere myke roboter som er mye mykere og bedre til å plukke opp og manipulere ømfintlige materialer,” sier Dr. Souslov. 

Forskerne utviklet teori og simuleringer for å beskrive en 3D myk faststoff med en overflate som erfaringer aktive spenninger. Resultatene viste at de aktive spenningene utvider overflaten av materialet og trekker faststoffet under, noe som forårsaker en global formendring. Formen tatt av faststoffet kunne deretter endres ved å endre materialets elastiske egenskaper. 

Forskerlaget vil nå søke å anvende dette prinsippet for å designe mer spesifikke roboter, og de vil dykke dyptere inn i kollektiv atferd og hva som skjer når flere aktive faststoffer pakkes sammen.