Kunstige muskler blomstrer, dans, og vinke

At bære en blomsterbroche, der blomstrer foran dine øjne, lyder som magi. KAIST -forskere har gjort det virkeligt med robotmuskler.

Forskere har udviklet en ultratynd, kunstig muskel til blød robotik. Fremskridtet, for nylig rapporteret i journalen Science Robotics , blev demonstreret med en robotblomstrende blomsterbroche, dansende robotfugle og flagrende træblade på et kinetisk kunstværk.

Robotækvivalenten til en muskel, der kan bevæge sig, kaldes en aktuator. Aktuatoren udvides, trækker sig sammen eller roterer som muskelfibre ved hjælp af en stimulus som elektricitet. Ingeniører rundt om i verden stræber efter at udvikle mere dynamiske aktuatorer, der reagerer hurtigt, kan bøje uden at bryde, og er meget holdbare. Blød, robotmuskler kan have en lang række anvendelser, fra bærbar elektronik til avanceret protese.

Teamet fra KAIST's Creative Research Initiative Center for Functionally Antagonistic Nano-Engineering udviklede en meget tynd, lydhør, fleksibel og holdbar kunstig muskel. Aktuatoren ligner en tynd strimmel papir, der er cirka en centimeter lang. De brugte en bestemt type materiale kaldet MXene, som er en klasse af forbindelser, der kun har nogle få atomer tykke lag.

Deres valgte MXene -materiale (Ti ₃ C ₂ T _x ) er lavet af tynde lag af titanium og carbonforbindelser. Det var ikke fleksibelt i sig selv; plader af materiale flager af aktuatoren, når de bøjes i en sløjfe. Det ændrede sig, da MXen var "ionisk tværbundet"-forbundet via en ionisk binding-til en syntetisk polymer. Kombinationen af ​​materialer gjorde aktuatoren fleksibel, og samtidig bevare styrken og ledningsevnen, hvilket er afgørende for bevægelser drevet af elektricitet.

Deres særlige kombination fungerede bedre end andre rapporterede. Deres aktuator reagerede meget hurtigt på lavspænding, og varede i mere end fem timers bevægelse kontinuerligt.

For at bevise, at den lille robotmuskel virker, holdet inkorporerede aktuatoren i bærbar kunst:en origami-inspireret broche efterligner, hvordan en narcissusblomst folder sine kronblade ud, når der påføres en lille mængde elektricitet. De designede også robot sommerfugle, der bevæger deres vinger op og ned, og fik bladene på en træskulptur til at flagre.

"Bærbar robotik og kinetisk kunst demonstrerer, hvordan robotmuskler kan have sjove og smukke applikationer, "sagde Il-Kwon Åh, førende papirforfatter og professor i maskinteknik. ”Det viser også det enorme potentiale for små, kunstige muskler til forskellige anvendelser, såsom haptiske feedback -systemer og aktive biomedicinske enheder. "

Teamet planlægger derefter at undersøge mere praktiske anvendelser af MXene-baserede bløde aktuatorer og andre tekniske applikationer af MXene 2D nanomaterialer.