Cercetătorii Dezvoltă Un Robot Moale Acționat De Apă, Inspirat De Pepenii De Mare

O echipă de cercetători de la Departamentul de Inginerie Mecanică al POSTECH a dezvoltat un actuator moale autofuncționar acționat de apă, care este mai rapid și mai puternic decât actuatorii moi convenționali. Echipa a fost condusă de profesorul Dong Sung Kim, dr. Andrew Choi și Hyeonseok Han.

Cercetarea a fost publicată în Journal of Materials Chemistry A.

MCT și Pepenii De Mare

Noua dezvoltare a fost inspirată de țesutul colagenos mutabil (MCT) al pepenilor de mare. Corpul unui pepene de mare este format din MCT, care îi permite să se înțepenească sau să se înmoaie în funcție de mediul înconjurător. Modulul de elasticitate al pepenilor de mare poate schimba până la 10 ori în doar câteva secunde, și acesta este ceea ce le permite să treacă prin spații înguste sau să se umfle pentru a amenința prădătorii. Ei pot face acest lucru prin formarea sau distrugerea legăturilor de hidrogen în țesuturile colagene prin controlul regulatorilor chimici.

Actuatorii sunt rigizi și pot altera stările lor fizice prin utilizarea unui semnal electric, similar cu un motor sau un comutator. Unii actuatori moi, pe de altă parte, pot răspunde la apă și o pot utiliza ca sursă de energie. Pentru roboții moi care necesită libertate de mișcare, actuatorii moi pot ajuta în acest sens. Cu toate acestea, actuatorii moi existenți sunt adesea fragili și lenti, ceea ce înseamnă că nu pot fi aplicați eficient.

Superior Actuatorilor Moi Convenționali

Cercetătorii au fost inspirați de MCT al pepenilor de mare, care poate schimba liber forma prin reacție cu apa. Ei au dezvoltat apoi un actuator care este programabil și bazat pe hidrogelul bulk PNIPAAm, care este extrem de flexibil. A demonstrat o forță de acționare de 200 de ori mai mare și de 300 de ori mai rapidă decât actuatorii moi convenționali care se bazează pe apă ca sursă de energie. Acești actuatori pot chiar să utilizeze apa ca sursă de energie atunci când temperatura apei este de 80 de grade Celsius.

Prin diverse teste, actuatorul a demonstrat că este suficient de robust pentru a-și restabili forma originală atunci când este supus unei întinderi de 300%.

Conform echipei, acest actuator poate fi utilizat în multe sectoare diferite, inclusiv în domeniul industrial și biomedical. Acesta poate face, de asemenea, o diferență în roboții industriali, mai exact, în manipulatoarele care acționează ca un braț uman și ridică materiale. Acest tip de robot poate, de asemenea, să închidă răni și să acționeze ca degete artificiale.

“Robotul moale se activează atunci când intră în contact cu umezeala și este flexibil și deformabil pentru a se adapta ușor la diverse medii”, a explicat profesorul Dong Sung Kim. “Acest actuator hidrogel nou dezvoltat este foarte puternic și se activează rapid pentru a permite funcționarea chiar și în locuri fără electricitate, utilizând energie chimică.”

Cercetarea a fost sprijinită de Programul de Cercetare pentru Cariera de Mijloc și Programul de Dezvoltare a Tehnologiei Biomedicale de Bază, finanțate de Ministerul Științei și ICT și Fundația Națională de Cercetare a Coreei, și de Proiectul Alchimist, finanțat de Ministerul Comerțului, Industriei și Energiei.