Актуальное

Разработаны самовосстанавливающиеся материалы для робототехники

21/02/2022
автор Inno Clusters

Исследователи разработали самовосстанавливающиеся, биоразлагаемые, напечатанные на 3D-принтере материалы, которые можно использовать для создания реалистичных искусственных рук и других приложений мягкой робототехники.

Недорогие желеобразные материалы, разработанные исследователями из Кембриджского университета, могут чувствовать напряжение, температуру и влажность. И в отличие от более ранних самовосстанавливающихся роботов, они также могут частично восстанавливать себя при комнатной температуре.

Результаты опубликованы в журнале NPG Asia Materials.

Технологии мягкого зондирования могут трансформировать робототехнику, тактильные интерфейсы и носимые устройства, а также другие приложения. Однако большинство технологий мягкого зондирования недолговечны и потребляют большое количество энергии.

«Включение мягких датчиков в робототехнику позволяет нам получать от них гораздо больше информации, например, как напряжение наших мышц позволяет нашему мозгу получать информацию о состоянии наших тел», — сказал Дэвид Хардман из Кембриджского инженерного факультета, первый автор статьи.

Эти недорогие желеобразные материалы, разработанные исследователями из Кембриджского университета, могут чувствовать напряжение, температуру и влажность. И в отличие от более ранних самовосстанавливающихся роботов, они также могут частично восстанавливать себя при комнатной температуре. Предоставлено: Кембриджский университет.

В рамках проекта SHERO, финансируемого ЕС, Хардман и его коллеги работают над созданием мягких самовосстанавливающихся материалов для кистей и рук роботов. Эти материалы могут обнаруживать, когда они повреждены, предпринимать необходимые шаги для временного самовосстановления, а затем возобновлять работу — и все это без необходимости вмешательства человека.

«Мы работали с самовосстанавливающимися материалами в течение нескольких лет, но теперь мы ищем более быстрые и дешевые способы создания самовосстанавливающихся роботов», — сказал соавтор доктор Томас Джордж-Турутель, также из Департамента Инжиниринг.

Ранние версии самовосстанавливающихся роботов нужно было нагревать, чтобы излечиться, но исследователи из Кембриджа сейчас разрабатывают материалы, которые могут восстанавливаться при комнатной температуре , что сделает их более полезными для реальных приложений.

«Мы начали с эластичного материала на основе желатина, который является дешевым, биоразлагаемым и биосовместимым, и провели различные тесты на то, как включить датчики в материал, добавив множество проводящих компонентов», — сказал Хардман.

Исследователи обнаружили, что печать сенсоров, содержащих хлорид натрия — соль — вместо углеродных чернил, приводит к получению материала с нужными свойствами. Поскольку соль растворима в наполненном водой гидрогеле, она обеспечивает равномерный канал для ионной проводимости — движения ионов.

При измерении электрического сопротивления печатных материалов исследователи обнаружили, что изменения напряжения приводят к очень линейной реакции, которую они могли использовать для расчета деформации материала. Добавление соли также позволило обнаруживать растяжения, более чем в три раза превышающие исходную длину датчика, так что материал можно было использовать в гибких и растягиваемых роботизированных устройствах.

Самовосстанавливающиеся материалы дешевы и их легко изготовить с помощью 3D-печати или литья. Они предпочтительнее многих существующих альтернатив, поскольку они демонстрируют долговременную прочность и стабильность без высыхания, и они полностью изготовлены из широкодоступных, безопасных для пищевых продуктов материалов.

«Это действительно хороший датчик, учитывая, насколько дешево и легко его изготовить», — сказал Джордж-Турутель. «Мы могли бы сделать целого робота из желатина и напечатать датчики там, где они нам понадобятся».

Самовосстанавливающиеся гидрогели хорошо соединяются с рядом различных материалов , а это означает, что их можно легко использовать с другими типами робототехники. Например, большая часть исследований в Лаборатории биоинспирированной робототехники, где работают исследователи, сосредоточена на разработке искусственных рук. Хотя этот материал является доказательством концепции, в случае дальнейшей разработки его можно будет использовать для создания искусственной кожи и изготовленных на заказ носимых и биоразлагаемых датчиков.

 

Источник: android-robot.com