Roboți moi imprimați în 4D care se pot auto-asambla

Un nou robot moale imprimit în 4D, dezvoltat de cercetători de la Cell Press, poate să se auto-asambleze atunci când este încălzit. Acesta poate să efectueze sarcini precum urcarea pe o pantă sau navigarea pe peisaje imprevizibile.

Prototipul în formă de tub a fost prezentat în revista Matter pe 22 septembrie.

Wei Feng este un om de știință în domeniul materialelor la Universitatea Tianjin din China și autorul principal al articolului.

“Ca un insectă cu antene, robotul poate să depășească un obstacol mic. Dar atunci când obstacolul este prea înalt, el se va întoarce,” spune Feng. “Întregul proces este spontan, fără intervenție sau control uman.”

Imprimat în 4D cu a patra dimensiune

Robotul este inițial o foaie plată și rectangulară de elastomer lichid cristalin imprimat în 3D, care este un tip de material plastic care se poate întinde. Odată ce suprafața de sub această foaie este încălzită, robotul se răsucește pentru a forma un tub care semănă cu un arc. Motivul pentru care acest robot este imprimat în 4D și nu în 3D este că schimbarea formei sub stimularea externă adaugă timpul ca o a patra dimensiune.

Contactul cu suprafața caldă provoacă o tensiune în material după ce robotul formează un tub. Acest lucru cauzează robotul să se rostogolească într-o direcție, forța motrice din spatele mișcării fiind extrem de puternică. De fapt, este atât de puternică încât robotul poate să urce o pantă de 20 de grade sau să transporte greutăți de până la 40 de ori greutatea sa proprie. Viteza robotului depinde de lungimea sa, roboții mai lungi rostogolindu-se mai repede decât cei mai scurți.

Testarea roboților

Cercetătorii au pus acești roboți să efectueze sarcini și să demonstreze abilitățile lor în timp ce erau înregistrați. Una dintre acestea a inclus o cursă între roboții de diferite dimensiuni și unul care transporta un cărucior. În aceste videoclipuri, roboții au demonstrat și modul în care pot să-și schimbe comportamentul în funcție de mediu. Dacă robotul întâlnea un obstacol dificil, putea să facă lucruri precum urcarea pe o treaptă sau schimbarea direcției.

Autorul principal Feng a fost surprins de comportamentul robotului.

“Am procesat elastomerii lichizi cristalini în mostre de diferite forme prin imprimare 4D și i-am stimulat cu lumină, căldură și electricitate pentru a observa răspunsul,” spune el. “Am găsit multe fenomene de conducere interesante, în afara deformării.”

Conform cercetătorilor, acești roboți ar putea fi utilizați în viitor pentru a efectua sarcini în spații mici și închise, cum ar fi într-o țeavă. Ei ar putea funcționa și în condiții extreme, cum ar fi suprafețe extrem de calde.

“Sperăm că roboții moi nu vor mai fi limitați la simple actuatoare, care pot schimba forma doar într-o poziție fixă,” spune Feng.