פרויקט יחיד במינו: שרירים מלאכותיים ברי קיימא יכולים לאפשר תנועה המחקה תנועת אנוש, ברובוטים

לרובוטיקה הבטחה גדולה לעתיד האנושות. ובני אדם יכולים לצפות שרובוטים מתוחכמים יותר ישולבו בעוד תחומי חיים ככל שהטכנולוגיה תתקדם בשנים הקרובות.

רובוטיקה רכה היא טכנולוגיה מתפתחת שצוברת אחיזה בקהילה המדעית. המטרה העיקרית של רובוטיקה רכה היא להשיג תנועה חלקה ומורכבת על ידי חיקוי התנועה של גופים רכים הנמצאים בסביבה.

במרדף זה, חוקרים מאוניברסיטת קולורדו בולדר יצרו סוג חדש של מפעיל רובוטי, או "שריר מלאכותי" כדי לאפשר תנועות דמויות חיים. פרויקט יחיד מסוגו זה משתמש באמצעים ידידותיים לסביבה כדי ליצור את המפעיל כדי להגן על הסביבה.

עיצוב שריר מלאכותי

החידוש יכול לעזור לשנות את מבנה הרובוט מקשיח לגמיש. אלה יכולים לתפקד בדומה לשרירים אנושיים ולסייע לרובוטים בכיפוף זרועותיהם. הצוות יצר לראשונה אב טיפוס של שריר מלאכותי הידוע בשם מפעילי האלקטרוסטטיים הידראוליים מוגברים (HASEL) בשנת 2018. המטרה שלהם, לעומת זאת, הייתה להפוך את תכונת הרובוט הרך הזו לבר-קיימא לחלוטין. במחקר חדש זה, הם תיארו את השימוש בחומרים בני קיימא ליצירת השריר המלאכותי החדש, מבלי לפגוע בביצועיו בהשוואה לזה שתוכנן בשנת 2018. הם הצליחו להמיס באופן טבעי את אב הטיפוס באדמה במשך כמה חודשים.

מפעילים אלה מסתמכים על מנגנוני נוזלים הנעים בכיסים רכים. המפעיל החדש של HASEL נוצר עם "שמן שנאי בתוך שקיות פלסטיק". כדי לאפשר לחשמל לעבור דרכם, אלו כוסו חלקית בשכבה דקה של מוליך חשמלי. מנגנון זה מאפשר לכווץ את השק, וכתוצאה מכך, הנוזל נע מקצה לקצה. זה יכול לשמש גם לעיצוב איבר רובוטי.

הצוות התנסה עם חומרים שונים להחלפת שקיות הפלסטיק לפני שהתיישבו על תערובת פוליאסטר מתכלה הנפוצה בשקיות קניות.

המפעילים תוכננו כך שהרובוטים יהיו "רכים וגמישים מספיק כדי להקפיץ את הקירות או להידחק לתוך חללים צרים", לפי ההצהרה הרשמית. בעתיד, ניתן יהיה לתכנת את השריר המלאכותי להזיז ידיים ורגליים רובוטיות. לדברי רומלי, יישום אחד המבטיח לרובוטים הרכים הללו הוא לסייע לאנשים עם מוגבלות פיזית.

"הקיימות של מערכת החומרים החדשה פותחת כעת אפיקים מעניינים מאוד ליישומים הדורשים רכיבים המיועדים לשימוש חד או קצר, למשל, בתחום טיפול במזון או יישומים רפואיים", אמר Christoph Keplinger, מייסד שותף. של Artimus Robotics, חברה מבוססת בולדר המפתחת ומוכרת מפעילי HASEL.

הפרטים פורסמו בכתב העת Science Advances.

תקציר המחקר:

המאבק בזיהום הסביבתי דורש התמקדות בקיימות, במיוחד מטכנולוגיות מתקדמות במהירות שעומדות להיות בכל מקום בחברות מודרניות. בין אלה, רובוטיקה רכה מבטיחה להחליף מכונות קשיחות קונבנציונליות עבור יישומים הדורשים הסתגלות וזריזות.

עבור רכיבים מרכזיים של רובוטים רכים, כגון מפעילים רכים, לכן חשוב לחקור אפשרויות בר קיימא כמו חומרים מתכלים ומתכלים. אנו מציגים מערכות חומרים תואמות שנקבעו באופן שיטתי ליצירת מפעילים רכים אלקטרו-הידראוליים בעלי ביצועים גבוהים, מתכלים לחלוטין, המבוססים על סרטי פולימרים שונים מתכלים, דיאלקטרי נוזלי על בסיס אסטר, והידרוג'ל ג'לטין חדורי NaCl. אנו מדגימים שמפעילים מתכלים אלו פועלים בצורה מהימנה עד שדות חשמליים גבוהים של 200 V/μm, להראות ביצועים דומים למקבילים שאינם מתכלים, ולשרוד יותר מ-100,000 מחזורי הפעלה.

יתר על כן, אנו בונים תפס רובוטי המבוסס על מפעילים רכים מתכלים התואם בקלות לזרועות רובוט מסחריות, ומעודד שימוש רחב יותר במערכות חומרים מתכלים ברובוטיקה רכה.