Исследователи создают роботов-ловцов мух

65

Международная команда исследователей Университета Иоганнеса Кеплера разрабатывает роботов из мягких материалов. Новая статья в журнале Communications Materials демонстрирует, как эти виды мягких машин реагируют, используя слабые магнитные поля, чтобы двигаться очень быстро — даже хватая быстро летящую муху, которая приземлилась на них.

«Когда мы представляем движущуюся машину, такую ​​как робот, мы представляем что-то, в значительной степени сделанное из твердых материалов», — говорит Мартин Кальтенбруннер. Он и его команда исследователей из отдела физики мягких материалов JKU и лаборатории мягких материалов LIT работают над созданием системы на основе мягких материалов . В основе создания подобных систем лежит основная идея — создать благоприятные условия, которые будут поддерживать тесное взаимодействие между роботом и человеком в будущем — без того, чтобы прочная машина причиняла физический вред людям.

Стабильный, но эластичный и гибкий

В июне ученые представили новый подход к электромагнитным двигателям. Вместо медной проволоки и железа эластичные материалы и жидкий металл теперь являются основными ингредиентами так называемого привода. Ученые также недавно представили новый тип биогеля в журнальной статье в Nature Materials, который является эластичным, гибким и достаточно стабильным, чтобы в сочетании с электронными компонентами создать своего рода «мягкого робота ».

Группа, возглавляемая Кальтенбруннером и Денисом Макаровым (Центр им. Гельмгольца, Дрезден-Россендорф), в настоящее время делает еще один шаг вперед в разработке таких машин. Два исследователя отметили, что раньше недостатком было то, что эти мягкие роботы, разработанные с помощью беспроводной связи, могли очень медленно менять форму. Их новая идея основана на использовании гибкого пластика полидиметилсилоксана и смешивании магнитных микрочастиц, таких как сплав неодима, железа и бора.

Робот в форме цветка на мгновение замыкается вокруг мухи, прежде чем он зарегистрирует закрывающуюся ловушку и освободит ее, открыв свои восемь рук, управляемых плоским магнитным полем прямоугольной волны (3 мТл, 50 Гц). Диаметр робота 25 мм при толщине 200 мкм.

Робот с шестью руками может захватывать, транспортировать и отпускать немагнитные объекты, такие как куб из пенополиуретана, управляемый постоянным магнитом. Диаметр робота 20 мм при толщине 80 мкм.

Четырехрукий робот (вес 23 мг) помещается в прозрачную стеклянную трубку и поднимается в воздух статическим магнитным полем силой 3,7 мТл вне плоскости. Робот приводится в действие при левитации. Он деформируется и пространственно конфигурируется под воздействием плоского прямоугольного магнитного поля (1,5 мТл, 50 Гц). Диаметр робота 15 мм при толщине 200 мкм.

Исследователи придали своим маленьким мягким роботам разные формы. В зависимости от формы, места размещения микрочастиц и толщины используемых материалов, роботы могли двигаться по-разному под воздействием изменяющегося магнитного поля в окружающей среде. Эти приводы имеют толщину всего несколько микрометров и вес в несколько микрограммов, поэтому для их перемещения требуется мало энергии. Кроме того, компоненты могут повторять движения миллионы раз без каких-либо изменений.

Парить, плавать, ловить мух

Влияя на магнитное поле и изменяя его, Кальтенбруннер и его коллеги сумели построить крошечных роботов, которые могли парить, плавать и — в самом широком смысле — даже ходить. Они также показали, что всего за несколько миллисекунд их роботы в форме цветов могут поймать приземлившуюся на них муху.

С помощью моделирования был разработан робот в форме луча манты с грузом, который может плавать в воде, управляемый переменным прямоугольным магнитным полем в плоскости (2 мТл, 1 Гц). Боковые размеры робота 17 мм × 19 мм при толщине 80 мкм.

Робот треугольной формы может катиться по воздуху с высокой скоростью и двигаться вперед под воздействием переменного плоского магнитного поля прямоугольной формы (3,5 мТл, 1,5 Гц). Диаметр робота 18 мм при толщине 80 мкм.

Ученые говорят, что это открывает новые возможности для разработки мягких роботов, которые также очень быстро перемещаются. Долгосрочная идея состоит в том, чтобы в первую очередь производить более сложные мини-машины, которые могли бы, например, помочь разблокировать кровеносные сосуды в организме человека. Для этого используемые материалы должны быть биоразлагаемыми и легко контролируемыми.

Источник — Яндекс. Дзен

1. Поделиться ссылкой: