Bil

Northwestern forskare skapar mjuka robotar som kan gÄ och transportera varor

Bild: Northwestern University

En grupp professorer och forskare vid Northwestern University har skapat en innovativ ny typ av robot som Àr mjuk, kan gÄ pÄ egen hand och transportera last.

Mer om innovation

Samuel Stupp, styrelsens professor i materialvetenskap och teknik, kemi, medicin och biomedicinsk teknik vid Northwestern University, sa att robotarna Àr de första i sitt slag och kan gÄ i hastigheter som liknar mÀnniskor samtidigt som de plockar upp föremÄl och rör sig. dem till nya platser.

Stupp förklarade i en intervju att de centimeterlÄnga robotarna kan röra sig utan att anvÀnda elektricitet, hydraulik eller hÄrdvara. Insatsen stöddes av det amerikanska energidepartementets kontor för grundlÀggande energivetenskaper.

“Jag hade under flera Ă„r ett intresse av att utveckla nya material som kan efterlikna egenskaper som vi förvĂ€ntar oss hos levande varelser. För tre Ă„r sedan började jag undersöka material som kunde absorbera ljus och sedan göra formförĂ€ndringar. Det vi försöker göra Ă€r att skapa material med en hjĂ€rna”, sa han.

SER: 5 Internet of Things (IoT) innovationer (gratis PDF) (TechRepublic)

”Vi designade ett material som Ă€r 90 % vatten och 10 % innehĂ„ller nĂ„gra vĂ€ldigt speciella polymerer. NĂ€r dessa polymerer trĂ€ffas av synligt ljus Ă€ndrar de sin kemiska struktur omedelbart och blir hydrofoba. SĂ„ till en början har den mycket vatten inuti, men nĂ€r ljuset Ă€ndrar det, bestĂ€mmer den sig för att den inte gillar vatten och driver ut det. Det drar ihop sig och krullar ihop sig och nĂ€r det kryper ihop sig, om det finns ett magnetfĂ€lt runt det, utövar magnetfĂ€ltet en kraft pĂ„ materialet eftersom det finns en annan magnetisk komponent inuti och kraften fĂ„r den hĂ€r nya formen att gĂ„.”

Robotens inbÀddade skelett, som bestÄr av nickel, reagerar pÄ magnetfÀlt, vilket gör att det kan styras utan att all hÄrdvara som typiska robotar behöver fungera.

I en studie publicerad i Science Robotics förra mÄnaden av en grupp forskare ledda av Stupp och Monica Olvera de la Cruz, Northwesterns advokat Taylor professor i materialvetenskap och teknik och kemi, skrev forskarna att roboten liknade en fyrbent blÀckfisk.

“Genom att kombinera gĂ„ng- och styrrörelser tillsammans kan vi programmera specifika sekvenser av magnetfĂ€lt, som fjĂ€rrstyr roboten och styr den att följa banor pĂ„ plana eller lutande ytor,” sa Olvera de la Cruz. “Denna programmerbara funktion lĂ„ter oss styra roboten genom smala passager med komplexa rutter.”

Olvera de la Cruz förklarade att hennes team kunde demonstrera genom berÀkningar hur man optimerar ljusintensiteten, magnetfÀlten och densiteten hos magnetiska komponenter för att förutsÀga rörelserna och beteendet hos de mjuka robotmaterialen

Stupp sa att han har tillbringat flera Ă„r med att arbeta pĂ„ ett koncept som han kallar “robotisk mjuk materia” som liknar havsdjur och först nyligen kunde, med hjĂ€lp av sitt team, bygga robotar som kunde röra sig i samma hastighet som mĂ€nniskor.

De mjuka robotarna kan ta ungefÀr ett steg varje sekund och Stupp förklarade att de kan styras med hjÀlp av magneter och ljus.

“Konventionella robotar Ă€r vanligtvis tunga maskiner med massor av hĂ„rdvara och elektronik som inte kan interagera sĂ€kert med mjuka strukturer, inklusive mĂ€nniskor. Vi har designat mjuka material med molekylĂ€r intelligens för att de ska kunna bete sig som robotar av alla storlekar och utföra anvĂ€ndbara funktioner i smĂ„ utrymmen, under vattnet eller under jorden, sĂ€ger Stupp.

“Designen av de nya materialen som imiterar levande varelser tillĂ„ter inte bara en snabbare respons utan ocksĂ„ utförandet av mer sofistikerade funktioner. Vi kan Ă€ndra formen och lĂ€gga till ben till de syntetiska varelserna och ge dessa naturtrogna material nya gĂ„nggĂ„ngar och smartare beteenden. Detta gör dem mycket mĂ„ngsidiga och mottagliga för olika uppgifter.”

PÄ frÄgan om potentiella anvÀndningsfall sa Stupp att han förestÀller sig mindre versioner av robotarna som anvÀnds inom medicin som kan injiceras inuti en kropp för att utföra uppgifter som för nÀrvarande Àr svÄra för lÀkare.

“Till exempel kan en av dessa mikrorobotar gĂ„ in och ta bort en blodpropp frĂ„n din hjĂ€rna efter att du har fĂ„tt en stroke eller rensa upp blodkĂ€rl sĂ„ att du inte dör av hjĂ€rtsjukdom,” sa han.

“Eller sĂ„ kan vi anvĂ€nda dem för att leverera mediciner och lĂ„ta dem gĂ„ mot en plats i din kropp dĂ€r du behöver leverera medicin lokalt. Ett annat omrĂ„de Ă€r kemiska fabriker som kan tillverka olika typer av produkter med hjĂ€lp av dessa naturtrogna material för att hjĂ€lpa till att göra molekyler.”

Han tillade att robotarna ocksÄ kunde anvÀndas för miljöanvÀndning, sÀrskilt i situationer som oljeutslÀpp, dÀr mÀnniskor skulle behöva ta bort giftiga partiklar frÄn vatten. Han förestÀller sig ocksÄ att robotarna skulle vara anvÀndbara i alla situationer dÀr mycket smÄ robotar behövs för att reparera nÄgot som ett batteri.

Stupp noterade att Department of Energy var intresserade av projektet eftersom de effektivt skapar material som kan omvandla olika typer av energi pÄ ett anvÀndbart sÀtt, som liknar en konstgjord muskel.

“Musklerna i din kropp omvandlar kemisk energi frĂ„n det du Ă€ter till mekanisk energi sĂ„ att du kan lyfta nĂ„got. SĂ„ det Ă€r omvandlingen av kemisk energi till mekanisk energi, sĂ€ger Stupp.

“Denna omvandling av energi, frĂ„n en energiform till en annan energi, kan vara kĂ€llan till fantastisk ny teknik. Och sĂ„ i det hĂ€r fallet omvandlar vi ljusenergi och magnetisk energi till mekanisk energi. Du tar ljus och du fĂ„r nĂ„got att gĂ„. Det hĂ€r Ă€r en extremt spĂ€nnande ny frontlinje inom vetenskap och teknik och vi ser fram emot att fortsĂ€tta utveckla nya idĂ©er.”

BotĂłn volver arriba

Annonsblockerare upptÀckt

Du mÄste ta bort AD BLOCKER för att fortsÀtta anvÀnda vÄr webbplats TACK