Advance kunne muliggøre fjernbetjening af bløde robotter

Bløde materialer, såsom gummi eller polymerer, der kan udholde drastiske ændringer i deres form, er lovende til applikationer, hvor fleksibilitet og formskiftende evner er i højsædet.

For eksempel, disse materialer kan bruges til at skabe bløde robotter, der er velegnede til specialiserede opgaver, lige fra medicinsk udstyr, der kunne navigere rundt inde i kroppen, til robotter til søg-og-redningsmissioner, der kan presse sig gennem små åbninger.

Men for at drive en blød robots bevægelse eller transformationer, forskere bruger ofte aktuatorer, der skal være fysisk forbundet til robotten, hvilket begrænser dets anvendelighed.

"Disse aktuatorer er normalt meget større end selve robotten, "siger Stephan Rudykh, en professor i maskinteknik ved University of Wisconsin – Madison. "For eksempel, du har muligvis en enorm tank med trykluft, der er fastgjort til robotten med et kabel og bruges til at puste de bløde materialer op og drive robotten. "

Et team ledet af Rudykh har udtænkt en måde at klippe snoren på.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , forskerne demonstrerede en metode til at anvende magnetfelter til eksternt at få bløde kompositmaterialer til at omarrangere deres indre struktur til en række nye mønstre.

"Vi viste, at i et relativt enkelt system, vi kunne få et meget bredt spektrum af forskellige mønstre, der blev styret af magnetfeltets niveau, herunder mønstre, der ville være umulige at opnå ved at anvende mekanisk belastning alene, "Rudykh siger." Dette fremskridt kunne sætte os i stand til at designe nye bløde materialer med forbedret ydeevne og funktionalitet. "

Evnen til at finjustere et materiales fine indre struktur på denne måde gør det muligt for forskere at skræddersy dets fysiske egenskaber og endda tænde og slukke forskellige egenskaber efter ønske. Og da udnyttelse af magnetfelter eliminerer behovet for direkte kontakt eller irriterende kabler, nye bløde materialer kan være nyttige til applikationer såsom medicinske implantater, Siger Rudykh.

I samarbejde med forskere fra Air Force Research Laboratory, holdet demonstrerede og analyserede de nydannede mønstre ved hjælp af et blødt elastomert materiale. Inde i det bløde materiale, holdet indlejrede små partikler af stive, magnetiserbart materiale i et enkelt periodisk mønster.

Derefter, forskerne anvendte forskellige niveauer af magnetfelter til materialet, hvilket fik de magnetiserede partikler til at omarrangere og skabe kræfter og spændinger i det bløde materiale.

Rudykh siger, at de nye mønstre, der opstod fra de omarrangerede partikler, varierede fra stærkt organiserede og gentagne mønstre til unikke mønstre, der tilsyneladende har stor orden, men er uorganiserede på lokalt niveau.

"Især vi kan indstille magnetfeltet for at producere et ønsket mønster og ændre materialets egenskaber, "Rudykh siger." Jeg er begejstret for at udforske dette fænomen yderligere i mere komplekse materielle systemer. "