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Woran denken Sie, wenn Sie das Wort „Robotik“ hören? Die meisten Menschen würden sich eine metallische Maschine vorstellen, die mit Strom betrieben wird. Während viele Fortschritte gemacht werden, um die in Science-Fiction üblichen Robotertypen zu erreichen, gibt es einen anderen Zweig der Robotik, der Sie überraschen könnte.
In den letzten Jahren ist das Interesse an Robotern mit weichen Körpern gestiegen. Diese Arten von Robotern können auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Das gemeinsame Thema ist jedoch die Verwendung elastischer Materialien zur Schaffung von Robotern, die sowohl sicher als auch anpassungsfähig in einer Vielzahl von Kontexten sind.
Herkömmliche Starrkörper-Roboter, wie sie beispielsweise in einer halbautomatischen Fabrik zu finden sind, sind für bestimmte Umgebungen oft nicht gut geeignet. Diese Arten von Robotern verlassen sich normalerweise auf präzise Bewegungen und Algorithmen, um Kollisionen zu vermeiden. Das verwendete Material kann es auch gefährlich machen, wenn es in der Nähe von Menschen verwendet wird.
Es gibt weltweit viele Forschungslabors, die versuchen, den idealen Weichkörperroboter zu entwickeln.
In diesem Blog werfen wir einen Blick auf eine aktuelle Entwicklung der Chinese University of Hong Kong – den sogenannten magnetischen Schleimroboter. Wir werden auch die praktischen Anwendungen der neuen Technologie und ihre derzeitigen Grenzen untersuchen.
Was ist Softrobotik?
Softrobotik ist ein Teilgebiet der Robotik, das darauf abzielt, Roboter zu entwerfen und zu entwickeln, die aus nachgiebigen Materialien bestehen.
Was verstehen wir unter konform? Der Begriff „nachgiebig“ im Maschinenbau bezieht sich auf eine Art von Mechanismus, der Bewegung durch elastische Verformung erreicht. Dies steht im Gegensatz zu den typischen starren Körpern, die Sie möglicherweise in aktuellen Robotern sehen.
Während viele Starrkörperroboter Weichkomponenten strategisch einsetzen, zielt die Forschung in der Weichrobotik im Allgemeinen auf eine vollständig weiche Maschine ab.
Sie fragen sich vielleicht, wie sich ein weicher Roboter bewegen würde. Die Forscher mussten neue Wege finden, um weiche Roboter ohne den Metallrahmen zu steuern, der bei vielen starren Robotern üblich ist.
Einige Forscher verwenden elektrostatische Kraft, um die Form von Materialien zu verändern. Andere weiche Roboter verwenden spezielle Polymere, die ihre Form ändern können, wenn Wärme in das Material eingebracht wird. Diese Materialien behalten auch nach vielen Temperaturänderungen ihre ursprüngliche Form.
Verwendung von magnetischer Betätigung
Forscher haben sich auch mit der Entwicklung weicher Roboter befasst, die magnetisch betätigt werden. Forscher der Chinese University of Hong Kong leisten Pionierarbeit a neue Form von Robotern mit weichem Körper die Magnete verwenden, um einen nicht-newtonschen „Schleim“-Roboter auf Flüssigkeitsbasis zu steuern.
Die Forscher versuchten, eine andere Art von Material aus früheren Forschungen zu magnetischen Robotern mit weichem Körper zu verwenden.
Frühere Forschungen verwendeten Silikon oder Ferrofluid, das kam mit ihren Einschränkungen. Elastomerbasierte oder weiche Roboter aus Silikon hatten eine begrenzte Verformbarkeit, während Ferrofluid für viele Anwendungsfälle als zu instabil galt.
Die Hongkonger Forscher stellten einen Schleim her, der aus einer Mischung von Polyvinylalkohol (PVA) und Borax hergestellt wurde. In die Flüssigkeit gemischt sind winzige magnetische Partikel, die es den Forschern ermöglichten, die Flüssigkeit mithilfe eines Magnetfelds zu manipulieren.
Die nicht-newtonsche Flüssigkeit hatte selbstheilende Eigenschaften, die es dem Roboter ermöglichten, sich mit anderen separaten Teilen zu verbinden und zu einem Ganzen zu kombinieren.
Anwendungen und Einschränkungen
Die Fähigkeit des Roboters, durch enge Kanäle zu navigieren, hat zu einigen Möglichkeiten geführt Anwendungen im Gesundheitswesen.
Beispielsweise könnte der Schleimroboter von einem Menschen aufgenommen und dazu verwendet werden, schädliche Objekte ohne den Einsatz einer Operation zu extrahieren.
Die Forscher haben in ihrer Arbeit auch gezeigt, dass die verwendete Flüssigkeit auch leitfähig ist. Dies bedeutet, dass der magnetische Schleim als Schaltkreisschalter und möglicherweise als Mittel zur Reparatur beschädigter Schaltkreise fungieren kann.
Der magnetische Schleim könnte als Bewegungssensor fungieren, der sich an Biegungen und dynamische mechanische Umgebungen anpassen kann.
Alle diese Anwendungen sind zwar vielversprechend, aber bestenfalls Vorschläge, und es muss mehr Forschung betrieben werden, um die Leistung des Schleimroboters weiter zu verbessern.
Die Forscher haben festgestellt, dass der Schleim selbst giftig und derzeit nicht für die Verwendung im menschlichen Körper geeignet ist. Die magnetischen Partikel, die den Schleim kontrollieren, machen den Schleimroboter giftig. Die Forscher mussten eine Schicht Siliziumdioxidbeschichtung hinzufügen, um den Schleim sicher zu verwenden.
Zusammenfassung
Das Gebiet der Soft-Robotik ist noch relativ neu, zeigt aber bereits viel Versprechendes. Der potenzielle Einsatz von Robotern mit weichem Körper in medizinischen und chirurgischen Anwendungen könnte dazu führen, dass mehr Leben gerettet werden. Die Idee von tragbaren Softrobotern könnte möglicherweise Menschen mit Behinderungen helfen.
Ich war sogar erstaunt, dass NASA-Wissenschaftler damit begonnen haben entwickeln Roboter mit weichem Körper, die Astronauten helfen, während des Orbits sicher zu bleiben.
Hoffentlich wird mehr Forschung das volle Potenzial der Weichkörperrobotik in einer Welt erschließen, in der Menschen immer mehr Vertrauen in Maschinen setzen.
Was denken Sie über die Zukunft der Soft-Robotik?
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