Efnisyfirlit[Fela][Sýna]
Hvað dettur þér í hug þegar þú heyrir orðið „vélfærafræði“? Flestir myndu sjá fyrir sér málmvél sem gengur fyrir rafmagni. Þó að verið sé að gera margar framfarir til að ná fram þeim tegundum vélmenna sem almennt sést í vísindaskáldskap, þá er önnur grein vélfærafræði sem gæti komið þér á óvart.
Undanfarin ár hefur áhugi á mjúkum vélfærafræði aukist. Þessar tegundir vélmenna er hægt að ná á mismunandi vegu. Hins vegar er sameiginlegt þemað notkun teygjanlegra efna til að búa til vélmenni sem eru bæði örugg og aðlögunarhæf í margvíslegu samhengi.
Hefðbundin vélmenni með stífum líkama, eins og það sem þú gætir fundið í hálfsjálfvirkri verksmiðju, henta oft ekki vel fyrir ákveðnar aðstæður. Þessar gerðir vélmenna treysta venjulega á nákvæmar hreyfingar og reiknirit til að koma í veg fyrir árekstra. Efnið sem er notað getur einnig gert það hættulegt þegar það er notað í nálægð við menn.
Það eru margar rannsóknarstofur um allan heim sem eru að reyna að búa til hið fullkomna vélmenni með mjúkum líkama.
Í þessu bloggi munum við skoða nýlega þróun frá kínverska háskólanum í Hong Kong – svokallað segulmagnaðir slímvélmenni. Við munum einnig kanna hagnýt notkun nýju tækninnar og núverandi takmarkanir hennar.
Hvað er Soft Robotics?
Mjúk vélfærafræði er undirsvið vélfærafræði sem miðar að því að hanna og þróa vélmenni sem eru samsett úr samhæfðum efnum.
Hvað meinum við með samhæft? Hugtakið „samhæft“ í vélaverkfræði vísar til tegundar vélbúnaðar sem nær fram hreyfingu með teygjanlegri aflögun. Þetta er í mótsögn við dæmigerða stífa líkama sem þú gætir séð í núverandi vélmenni.
Þó að mörg stíf vélmenni noti mjúka íhluti beitt, miða rannsóknir í mjúkum vélmenni almennt að fullkomlega mjúkri vél.
Þú gætir verið að velta fyrir þér hvernig mjúkt vélmenni myndi hreyfa sig. Vísindamenn þurftu að finna upp nýjar leiðir til að stjórna mjúkum vélmennum án málmgrindarinnar sem er algengur í mörgum stífum vélmennum.
Sumir vísindamenn nota rafstöðueiginleika til að breyta lögun efna. Önnur mjúk vélmenni nota sérstakar fjölliður sem geta breytt lögun þegar hiti er borinn inn í efnið. Þessi efni munu muna upprunalega lögun sína jafnvel eftir margar hitabreytingar.
Notkun segulvirkjunar
Vísindamenn hafa einnig skoðað að búa til mjúk vélmenni sem eru segulvirk. Vísindamenn frá kínverska háskólanum í Hong Kong eru brautryðjendur a nýtt form af mjúkum vélmennum sem nota segla til að stjórna „slime“ vélmenni sem ekki er frá Newton.
Rannsakendur reyndu að nota annars konar efni en fyrri rannsóknir á segulmagnaðir vélmenni með mjúkum líkama.
Fyrri rannsóknir notuðu sílikon eða ferrofluid sem kom með takmörkunum sínum. Teygjanlegt eða mjúkt kísill vélmenni höfðu takmarkaða aflögunarhæfni á meðan járnvökvi var talinn of óstöðugur fyrir mörg notkunartilvik.
Vísindamennirnir í Hong Kong bjuggu til slím úr blöndu af pólývínýlalkóhóli (PVA) og borax. Blandað í vökvann eru örsmáar segulmagnaðir agnir sem gerðu rannsakendum kleift að vinna með vökvann með segulsviði.
Vökvinn sem ekki var Newton hafði sjálfgræðandi eiginleika sem gerði vélmenninu kleift að tengjast öðrum aðskildum hlutum og sameinast í eina heild.
Umsóknir og takmarkanir
Hæfni vélmennisins til að sigla í gegnum þröng rás hefur leitt til nokkurra mögulegra umsóknir á sviði heilbrigðisþjónustu.
Til dæmis gæti slímvélmenni verið innbyrt af manni og notað til að draga út skaðlega hluti án þess að nota skurðaðgerð.
Rannsakendur hafa einnig sýnt í grein sinni að vökvinn sem notaður er er einnig leiðandi. Þetta þýðir að segulslímið getur virkað sem hringrásarrofi og hugsanlega sem leið til að gera við skemmda rafrásir.
Segulslímið gæti virkað sem hreyfiskynjari sem getur lagað sig að beygju og kraftmiklu vélrænu umhverfi.
Þótt þær lofi góðu eru allar þessar umsóknir enn tillögur í besta falli og frekari rannsóknir verða að fara fram til að bæta enn frekar frammistöðu slímvélmennisins.
Rannsakendur hafa tekið fram að slímið sjálft er eitrað og eins og er ekki hentugur til notkunar í mannslíkamanum. Segulagnirnar sem stjórna slíminu gera slímvélmennið eitrað. Rannsakendur þurftu að bæta við lag af kísilhúð til að gera slímið öruggt í notkun.
Niðurstaða
Sviðið mjúkra vélfærafræði er enn tiltölulega nýtt, en sýnir nú þegar mikið loforð. Hugsanleg notkun á mjúkum vélmennum í læknis- og skurðaðgerðum gæti leitt til þess að fleiri mannslífum björguðust. Hugmyndin um mjúk vélmenni sem hægt er að nota gæti hugsanlega hjálpað fólki með fötlun.
Ég var meira að segja hissa á því að vísindamenn NASA eru farnir að gera það þróa mjúk vélmenni til að hjálpa geimfarum að vera öruggir á braut.
Vonandi munu fleiri rannsóknir opna alla möguleika mjúkrar vélfærafræði í heimi þar sem menn hafa sett meira og meira traust á vélar.
Hvað finnst þér um framtíð mjúkrar vélfærafræði?
Skildu eftir skilaboð