Исследователи могут удаленно контролировать и переконфигурировать мягкие роботы

 Исследователи из Университета Северной Каролины и Университета Илона разработали новый метод удаленного контроля и переконфигурации мягких роботов. Они смогли контролировать роботов, блокировать их в одном положении и переконфигурировать их так, чтобы они могли принимать разные формы. Команда исследователей смогла разработать это с помощью использования света и магнитных полей. 

Джо Трейси, один из профессоров материаловедения и инженерии в NC State и автор статьи о новом исследовании, рассказал о разработках. 

“Мы особенно рады возможности переконфигурации”, – сказал он. “Благодаря инженерии свойств материала, мы можем контролировать движение мягкого робота удаленно; мы можем заставить его удерживать заданную форму; мы можем затем вернуть робота в его исходную форму или изменить его движение; и мы можем делать это повторно. Все эти вещи ценны с точки зрения полезности этой технологии в биомедицинской или аэрокосмической области”. 

Мягкие роботы, которые использовали исследователи, были созданы из полимера, в который были внедрены магнитные железные микрочастицы. Обычно этот тип материала не гибкий и сохраняет свою форму. То, что отличает материал, использованный исследователями, заключается в том, что когда они нагрели его с помощью света от светоизлучающего диода (LED), полимер стал пластичным. 

Исследователи затем использовали магнитное поле для удаленного изменения и контроля формы мягких роботов. Как только робот принял желаемую форму, они удалили свет от LED. Как только свет был удален, робот стал жестким снова. На этот раз он был в новой форме. Свет от LED был затем повторно применен, и они удалили магнитное поле. В этот момент мягкие роботы смогли вернуться в свою исходную форму. Если они не хотели, чтобы робот вернулся в свою исходную форму, они могли применить свет снова и использовать магнитное поле для создания еще более форм. 

Эти мягкие пластичные роботы имеют потенциал быть использованными для многих разных вещей. Исследователи смогли использовать их для подъема и транспортировки объектов, и они также использовались в качестве консолей. 

Джессика Лю, первый автор статьи, рассказала о новом методе. 

“Мы не ограничены бинарными конфигурациями, такими как захватывающий, открытый или закрытый”, – сказала она. “Мы можем контролировать свет, чтобы гарантировать, что робот будет удерживать свою форму в любой точке”. 

Исследователи также создали вычислительную модель. Это может быть использовано для создания более быстрого и эффективного процесса проектирования мягких роботов. Они могут изменить форму робота, толщину полимера, количество железных микрочастиц в полимере и размер и направление магнитного поля. Все это можно сделать до того, как они создадут прототип. 

“Следующие шаги включают оптимизацию полимера для разных применений”, – сказал Джо Трейси. “Например, инженерия полимеров, реагирующих при разных температурах, для удовлетворения конкретных применений”. 

Статья исследователей была опубликована в журнале Science Advances. Она озаглавлена “Фототермически магнитно-контролируемая переконфигурация полимерных композитов для мягкой робототехники”. 

Соавторами являются Джонатан Гиллен, бывший студент в NC State; Сумит Мишра, бывший аспирант в NC State; и Бенджамин Эванс, доцент физики в Университете Илона.