Robotkrystaller, der går og ruller

Forskere ved Waseda University er muligvis kommet et skridt tættere på at innovere bløde robotter til at tage sig af mennesker. dens materiale, imidlertid, er noget, du måske aldrig havde forventet.

De har udviklet robotkrystaller, der går langsomt, inchworm-stil, og rulle 20, 000 gange hurtigere end deres ganghastighed. Disse selvstændigt bevæger sig, organiske krystaller har et stort potentiale som materiale til bløde robotter i fremtiden, især på det medicinske område.

"Krystallerne er fleksible, holdbar og let, " siger Hideko Koshima, en gæsteprofessor ved Waseda's Research Organization for Nano &Life Innovation. "De kunne muligvis bruges som materiale til mikrorobotter, der transporterer stoffer i det mikroskopiske område, for eksempel, bærer ægceller til infertilitetsbehandling eller udfører invasiv kirurgi." Deres undersøgelse blev offentliggjort i Naturkommunikation den 7. februar, 2018.

Krystaller forventes at spille en vigtig rolle som lokomotivmateriale til bløde robotter med mekanisk bevægelse via bøjning og ekspansion/sammentrækning. Imidlertid, der søges mere variation i bevægelser.

Tidligere i 2016, Koshimas forskningsgruppe rapporterede, at chirale azobenzenkrystaller bøjes ved udsættelse for lys. Under denne undersøgelse, krystallerne viste sig at gennemgå faseovergang ved 145°C uden at bryde, selv efter gentagen opvarmning og afkøling. Baseret på disse resultater, de designede robotkrystallerne, der demonstrerede to bevægelsesformer:at gå og rulle.

Ved hjælp af et infrarødt termografikamera og et digitalt optisk mikroskop, gruppen observerede, at tynde, lange pladelignende krystaller med tykkelsesgradient i længderetningen gik langsomt som en tommerorm gennem gentagen bøjning og udretning under opvarmnings- og afkølingscyklusser nær overgangstemperaturen på en varm plade, bevæger sig 1,5 mm på 30 minutter. På den anden side, tyndere, længere pladelignende krystaller med breddegradient rullet 3,1 mm på 0,2 sekunder, accelereret ved tiltet bøjning og derefter vending, under kun én proces med opvarmning og afkøling.

"Drivkraften bag den gående og rullende bevægelse blev genereret fra den usymmetriske form af krystallerne, " forklarer Koshima.

Selvom der kræves yderligere undersøgelser for at kontrollere retningen og hastigheden af ​​robotkrystallerne til praktiske anvendelser, denne opdagelse åbner en dør til et nyt felt inden for krystalrobotik, og i større skala, bringer os et skridt tættere på at løse problemer relateret til befolkningens aldring.

"I øjeblikket, robotter er stive og tunge, gør dem uegnede til daglig interaktion med mennesker, "påpeger Koshima." Vores krystaller kunne bruges som en ny slags materiale til bløde robotter med forbedret sikkerhed og komfort. Efterhånden som vores samfund ældes, vi skal overveje det symbiotiske forhold mellem mennesker og robotter, da robotter kan passe på mennesker, herunder ældre, i den nærmeste fremtid." Koshima forsøger nu at producere robotkrystaller, som gennemgår faseovergang ved en meget lavere temperatur.