Małe roboty wykonane z „galinstanu” mogą biec szybciej niż (miniaturowy) lampart.

Naukowcy z Johannes Kepler University (JKU) stworzyli miękkie, sterowalne roboty zdolne do biegania, pływaniei skakać z dużą prędkością. Podczas testów roboty osiągnęły prędkość 70 BL/s (długości ciała na sekundę). Te wyniki są niesamowite, ponieważ nawet gepard (Najszybsze zwierzę lądowe na ziemi) może nawet biegać 23 BL/s. Ale nie oczekuj bezwzględnych rekordów prędkości, ponieważ roboty mają korpusy w skali milimetrowej — mimo że te małe maszyny są prawdopodobnie najszybszymi miękkimi robotami na świecie.

Roboty miękkie różnią się od tradycyjnych robotów, które można zobaczyć w fabrykach, restauracjach i na targach naukowych. wybudowany Korzystanie z elastycznych materiałów Podobnie jak polimery, stopy z pamięcią kształtu (stopy te zmieniają kształt wraz ze zmianą temperatury). Miękkie materiały pozwalają robotom działać W podobny sposób w żywy organizm (lub żywą tkankę). Z kolei tradycyjne roboty wykonane są z solidnych materiałów, takich jak plastik, aluminium i metal.

Naukowcy od dawna starają się wystarczająco szybko tworzyć miękkie roboty Praca w trudnych warunkach Gdzie nie działają żadne inne maszyny. Roboty te mogą odegrać ważną rolę w medycynie. Na przykład ultraszybka robotyka może zastąpić metody inwazyjne, takie jak kolonoskopia. Lekarze mogą używać szybkiej, miękkiej robotyki, aby sprawdzić wszelkie nieprawidłowości w narządach ciała (takich jak żołądek), które są trudne do zbadania za pomocą konwencjonalnych robotów diagnostycznych.

Buduj super szybkie roboty

Ultraszybkie roboty są wykonane z ciekłego stopu metalu zwanego galinstanem. Składa się z cyny (Sn), galu (Ga) i indu (In). Galinstan nie jest powszechnie używany do tworzenia miękkich robotów; Są w większości wykonane z Tworzywa silikonowe. Zapytany pierwszego autora badania i fizyka materii miękkiej JKU, dr Guoyong Mao, powiedział Ars Technica: „Najważniejszą właściwością tego materiału jest to, że przypomina on ciecz w temperaturze pokojowej, a jednocześnie ma wysoką przewodność, co sprawia, że przydatne do budowy miękkich i odkształcalnych cewek.” .”

Naukowcy wykorzystali ciekły metal Technologia druku 3D Aby utworzyć cewkę galinistanu. Te wydrukowane w 3D cewki zostały następnie osadzone w elastomerowych obudowach, które utrzymywały je razem z siłownikiem, który kontrolował ich stan. W wyniku tego powstaje miękki robot elektromagnetyczny (SEMR) w kształcie cewki, zdolny do szybkiego uruchamiania i napędzania. Naukowcy wyposażyli również roboty w stopy w kształcie litery L lub piłokształtne, w zależności od filarów, po których będą się poruszać.

SEMR są zasilane bateriami litowo-polimerowymi, a ich ultraszybki ruch jest napędzany przez siłowniki elektromagnetyczne (podzespoły przekształcające energię elektryczną w energię mechaniczną). Siłowniki są komponentami reagującymi magnetycznie, dzięki czemu szybko poruszające się roboty można łatwo kontrolować za pomocą stałego pola magnetycznego. Podczas testów roboty na uwięzi mogły poruszać się z prędkością 35 BL/s na płaszczyźnie i 70 BL/s na złożonej, trójwymiarowej powierzchni. Co więcej, pływały z prędkością 4,8 BL/s podczas testowania w wodzie. „Uważamy, że jest to nowa i obiecująca technologia w robotyce i ma ogromny potencjał na przyszłość. Nie byliśmy w stanie znaleźć żadnej podobnej technologii, wykorzystującej miękki materiał funkcjonalny, który mógłby wykonać tak wiele zadań z tak dużą prędkością, – powiedział Mao.

Przyszłość ultraszybkiej robotyki

Naukowcy przeprowadzili również testy prędkości przy użyciu prototypu nieprzywiązanych miękkich robotów i osiągnęli prędkość pływania 1,8 długości ciała na sekundę (BL/s) oraz maksymalną prędkość biegu 2,1 BL/s. Naukowcy planują teraz poprawić wydajność i wydajność robotów bez uwięzi.

Mao i jego zespół twierdzą również, że opracowanie większej liczby SERM w skali milimetrowej przy użyciu Druk 3D w płynie W przyszłości może to utorować drogę większym, superszybkim robotom.

Istnieją różne rodzaje robotów miękkich. Niektórzy mogą nam pomóc Usuwanie odpadów z tworzyw sztucznych Z oceanu inni mogą nam na to pozwolić ciepłe studium Pustynie księżycowe i marsjańskie. Szybkość jest dużym czynnikiem ograniczającym dla wszystkich tych miękkich maszyn. Technologia stojąca za ultraszybkim SEMR ma potencjał, aby rozwiązać ten limit.

Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038 / s41467-022-32123-4 (O DOI)

Robindra Brahambhat jest doświadczonym dziennikarzem i filmowcem. Zajmuje się wiadomościami o nauce i kulturze, a od pięciu lat aktywnie współpracuje z najbardziej innowacyjnymi agencjami informacyjnymi, magazynami i markami medialnymi działającymi w różnych częściach świata.