Нов тип програмируеми материали проправя пътя към следващата ера в меката роботика

Канадски изследователи от Университета McGill разработват изменящи формата си материали, които биха могли да послужат като основа за следващото поколение меки роботи.

 

Високотехнологичните материали с целево проектирана микроструктура могат да бъдат превърнати в миниатюрни устройства, които "ходят", усукват се, преобръщат се и усещат собственото си движение, съобщават от университета.

 

"Анимирано оригами"

 

Ултратънките листове материал могат да бъдат програмирани да се преместват, сгъват и променят формата си в отговор на прости външни стимули, подобно на "анимирано оригами". Според екипа иновацията отваря врати за създаването на по-меки и гъвкави, по-безопасни и много по-адаптируеми роботи за ключови приложни сфери като медицината, носимата електроника и интелигентното опаковане.

 

С помощта на слоеве от прегънат графенов оксид с изключително малка дебелина е възможно да се изработват роботизирани медицински инструменти, които деликатно се придвижват в човешкото тяло, носими устройства, които променят формата си (например при досег с кожата) или пък умни опаковки за храни и други стоки, реагиращи на средата.

 

Научноизследователският проект, който се реализира съвместно от лабораториите към катедрите по биоресурсно инженерство и материалознание в McGill University, демонстрира как авангардните материали могат да бъдат програмирани и управлявани с помощта на промени във влажността или магнитни полета, както и да бъдат произвеждани в голям мащаб.

 

Възможност за дистанционно управление

 

"Филмите от графенов оксид са изключително обещаващи като отправна точка за меки роботи и адаптивни изпълнителни механизми от следваща генерация. Въпреки това реалните им приложения остават ограничени, тъй като са крехки, производството им в мащаб е предизвикателство, а индуцирането на сложни или програмируеми движения доскоро беше невъзможно", разказват от екипа.

 

Инженерите създават здрави и гъвкави филми, подходящи за използване в роботи с олекотена конструкция, високо ниво на безопасност и възможност за комплексни движения без тежки двигатели или твърди компоненти. От ултратънките филми те изработват структури, способни да реагират на обикновени промени в условията на околната среда.

 

В един от експериментите наподобяваща оригами структура от материала се разтваря при повишаване на влажността и се затваря при изсъхване. В друг от опитите на екипа подобна форма се комбинира с миниатюрни намагнетизирани частици, за да може да бъде управлявана дистанционно посредством магнит – без проводници и батерии.

 

 

Първите реконфигурируеми сензорно-изпълнителни метаматериали

 

Изследователите установяват, че присъщата способност на слоя графенов оксид да провежда електричество по конкретен начин, който се променя с огъването на материала, позволява на сгънатите структури да усещат собственото си движение. Това им дава възможност да действат едновременно като задвижващи механизми, движещи се обекти и сензори, които измерват движението.

 

"Този напредък поставя началото на нов тип стабилни и многофункционални материали на основата на графенов оксид, които са способни да изпълняват сложни движения, дефинирани от потребителя промени във формата, интегрирано наблюдение и обратна връзка в реално време. Вече можем да говорим за появата на първите реконфигурируеми сензорно-изпълнителни метаматериали", обобщават от Университета McGill.

 

Източник: McGill University; снимки: Dreamstime

Ключови думи: McGill University   Университет McGill   графен   графенов оксид   метаматериали   меки роботи   носими устройства   медицинска роботика  

Област: Роботика