В мягкого робота толщиной менее 1 мм встроили гидравлический привод
Исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали миниатюрные мягкие гидравлические приводы, которые двигают роботами толщиной менее миллиметра. Схема работает благодаря памяти формы. Так, мягким роботам можно было многократно придавать желаемый изгиб и возвращаться к исходной позиции.
Автор статьи о научной работе, профессор Цзе Инь сказал, что мягкая робототехника как таковая перспективна, однако сложно спроектировать приводы, которые управляют движением подобных роботов миниатюрного масштаба.
При новом подходе использовали уже доступные технологии 3D-печати из нескольких материалов и полимеры с памятью формы. В результате удалось создать мягкие приводы, которые позволяют управлять очень маленькими мягкими роботами с исключительной способностью к деликатному контролю.
Новая технология основана на двуслойности роботов. Первый слой — гибкий полимер, распечатанный на 3D-принтере. В его структуре — микрофлюидные каналы, то есть очень маленькие трубочки, пронизывающие материал. Второй слой представляет собой гибкий полимер с памятью формы. В целом толщина мягкого робота составляет всего 0,8 мм.
Путём закачки жидкости в микрофлюидные каналы создаётся гидравлическое давление, которое заставляет мягкого робота изменять форму. Структура микроканалов управляет движениями мягкого робота, будь то изгиб, скручивание и так далее. Кроме того, количество внутренней жидкости и то, как быстро она вводится, определяет скорость движения мягкого робота и степень усилия, прилагаемого манипулятором.
Если нужно, чтобы мягкий робот «замер», его можно нагреть до 64 °C, а затем дать чуть остыть. Это предотвращает возврат к первоначальной форме даже после откачки жидкости из микроканалов. А если пользователю понадобится вернуть мягкому роботу первоначальную форму, манипулятор достаточно снова нагреть после откачки жидкости, и исходная конфигурация восстановится.
Ключевые нюансы изобретения — точная толщина слоя с памятью формы относительно слоя, содержащего микрофлюидные каналы, объяснил Йиндинг Чи, соавтор исследования. Слой с памятью формы должен быть достаточно тонким, чтобы изгибаться под давлением привода, но достаточно толстым, чтобы мягкий робот сохранял свою форму даже после отключения гидравлического воздействия.
Чтобы продемонстрировать технику, исследователи изготовили захват, способный поднимать небольшие предметы. Задействовав гидравлику, они заставили манипулятор захватить объект. Применив тепло, исследователи смогли зафиксировать захват в нужном положении, даже сняв давление с гидравлического привода.
Затем захват можно было перемещать вместе с объектом. После, включив нагрев, захват высвобождал объект.
Поскольку мягкие роботы очень тонкие, их можно быстро и легко нагревать до 64 °C с помощью небольшого источника инфракрасного света. И они также очень быстро охлаждаются, прокомментировал соавтор изобретения Хайтао Цин. Таким образом, вся эта череда операций занимает около двух минут.
Цин уточнил, что движения манипулятора необязательно должны быть захватом, который зажимает, будто пинцетом. Например, захват может быть похож на плетущийся спиралью усик виноградной лозы. Такая модификация быстро и плотно обвивает нужный предмет.
Исследователи утверждают, что созданная ими концепция робототехники достаточно перспективна для малогабаритных мягких роботов, в механизмах с изменением формы и для биомедицинской инженерии.
Автор статьи о научной работе, профессор Цзе Инь сказал, что мягкая робототехника как таковая перспективна, однако сложно спроектировать приводы, которые управляют движением подобных роботов миниатюрного масштаба.
При новом подходе использовали уже доступные технологии 3D-печати из нескольких материалов и полимеры с памятью формы. В результате удалось создать мягкие приводы, которые позволяют управлять очень маленькими мягкими роботами с исключительной способностью к деликатному контролю.
Новая технология основана на двуслойности роботов. Первый слой — гибкий полимер, распечатанный на 3D-принтере. В его структуре — микрофлюидные каналы, то есть очень маленькие трубочки, пронизывающие материал. Второй слой представляет собой гибкий полимер с памятью формы. В целом толщина мягкого робота составляет всего 0,8 мм.
Путём закачки жидкости в микрофлюидные каналы создаётся гидравлическое давление, которое заставляет мягкого робота изменять форму. Структура микроканалов управляет движениями мягкого робота, будь то изгиб, скручивание и так далее. Кроме того, количество внутренней жидкости и то, как быстро она вводится, определяет скорость движения мягкого робота и степень усилия, прилагаемого манипулятором.
Если нужно, чтобы мягкий робот «замер», его можно нагреть до 64 °C, а затем дать чуть остыть. Это предотвращает возврат к первоначальной форме даже после откачки жидкости из микроканалов. А если пользователю понадобится вернуть мягкому роботу первоначальную форму, манипулятор достаточно снова нагреть после откачки жидкости, и исходная конфигурация восстановится.
Ключевые нюансы изобретения — точная толщина слоя с памятью формы относительно слоя, содержащего микрофлюидные каналы, объяснил Йиндинг Чи, соавтор исследования. Слой с памятью формы должен быть достаточно тонким, чтобы изгибаться под давлением привода, но достаточно толстым, чтобы мягкий робот сохранял свою форму даже после отключения гидравлического воздействия.
Чтобы продемонстрировать технику, исследователи изготовили захват, способный поднимать небольшие предметы. Задействовав гидравлику, они заставили манипулятор захватить объект. Применив тепло, исследователи смогли зафиксировать захват в нужном положении, даже сняв давление с гидравлического привода.
Затем захват можно было перемещать вместе с объектом. После, включив нагрев, захват высвобождал объект.
Поскольку мягкие роботы очень тонкие, их можно быстро и легко нагревать до 64 °C с помощью небольшого источника инфракрасного света. И они также очень быстро охлаждаются, прокомментировал соавтор изобретения Хайтао Цин. Таким образом, вся эта череда операций занимает около двух минут.
Цин уточнил, что движения манипулятора необязательно должны быть захватом, который зажимает, будто пинцетом. Например, захват может быть похож на плетущийся спиралью усик виноградной лозы. Такая модификация быстро и плотно обвивает нужный предмет.
Исследователи утверждают, что созданная ими концепция робототехники достаточно перспективна для малогабаритных мягких роботов, в механизмах с изменением формы и для биомедицинской инженерии.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/5SIwsw9IyIc
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Вопреки пропаганде Гитлера: почему немцы на фронте ценили советское оружие?
Брали все: пистолеты-пулеметы, винтовки, минометы, танки и даже самолеты...
«Цирк Шубикова» с бомбами: как в СССР создали «невозможный» авианосец
Самолеты атаковали противника, срываясь с летающей авиабазы. Это пытались сделать и США, и Германия, но получилось только у Советского Союза...
Необъяснимые взрывы в небе: темная история первого реактивного лайнера
Почему серия катастроф с британскими самолетами отдала воздух Советскому Союзу?...
Медный парадокс: почему электричество никогда не придет в каждый дом
Эксперты считают, что развитие цивилизации уперлось в мощный геологический барьер. Кто виноват и как выходить из этой ситуации?...
Тайна разгадана: почему люди — это единственные приматы с подбородком
Оказалось, что эволюция действует не так, как столетиями считали ученые...
«Проклятие» Романовых: отчего на самом деле умер брат Петра I, царь Федор?
Российские ученые разгадали болезнь, которая свела в могилу старшую ветвь царской семьи...
Обнаружены, но обречены: кто угрожает гробницам, которые старше первых пирамид?
6000-летняя культура, обнаруженная спутниками, была уникальной. Она застала времена, когда Сахара была еще зеленой...
60 млрд Солнц в одной точке: что скрывает самая тяжелая пара черных дыр?
Секрет абсолютной пустоты, похоже, разгадан. Там нет вообще ничего: Ни пыли, ни газа, ни звезд...
Назад в будущее: почему Швеция запрещает смартфоны в школах и возвращается к бумажным учебникам?
По словам экспертов, отмена цифровизации сейчас происходит во многих странах. Неужели человечество одумалось и начинает выздоравливать?...
СССР был первым в энергии ветра: что помешало стать лидером планеты?
Это был невероятный и прорывной проект советского конструктора Юрия Кондратюка. Того самого, по расчетам которого, американцы полетели на Луну...
Новое исследование: Христофор Колумб — вообще не тот, кем его считали историки
Ученые даже назвали подлинное имя великого мореплавателя...
Еще одна тайна Аркаима разгадана: ученые объяснили, почему древний город построен именно на этом месте
Оказалось, что наши далекие предки очень умело использовали природную инфраструктуру и обладали инженерными знаниями...
Мы все «марсиане»: ученые доказали, что жизнь с Красной планеты могла долететь за несколько лет
Компьютерное моделирование подтвердило: бактерии способны пережить Великий перенос с Марса на Землю. И этот процесс может идти прямо сейчас...