Inhoudsopgave[Zich verstoppen][Laten zien]
Wat komt er in je op als je het woord 'robotica' hoort? De meeste mensen zouden zich een metalen machine voorstellen die op elektriciteit werkt. Hoewel er veel vooruitgang wordt geboekt om de soorten robots te bereiken die vaak worden gezien in sciencefiction, is er een andere tak van robotica die je misschien zal verrassen.
De laatste jaren is de belangstelling voor soft-bodied robotica toegenomen. Dit soort robots kan op verschillende manieren worden gerealiseerd. Het gemeenschappelijke thema is echter het gebruik van elastische materialen om robots te maken die zowel veilig als aanpasbaar zijn in verschillende contexten.
Traditionele robots met een stijf lichaam, zoals je die in een semi-geautomatiseerde fabriek zou kunnen aantreffen, zijn vaak niet goed geschikt voor bepaalde omgevingen. Dit soort robots vertrouwen meestal op nauwkeurige bewegingen en algoritmen om botsingen te voorkomen. Het gebruikte materiaal kan het ook gevaarlijk maken wanneer het in de buurt van mensen wordt gebruikt.
Er zijn wereldwijd veel onderzoekslaboratoria die proberen de ideale robot met zachte lichamen te creëren.
In deze blog kijken we naar een recente ontwikkeling van de Chinese Universiteit van Hong Kong – de zogenaamde magnetische slijmrobot. We zullen ook de praktische toepassingen van de nieuwe technologie en de huidige beperkingen ervan onderzoeken.
Wat is zachte robotica?
Zachte robotica is een deelgebied van robotica dat tot doel heeft robots te ontwerpen en te ontwikkelen die zijn samengesteld uit conforme materialen.
Wat bedoelen we met compliant? De term "compliant" in de machinebouw verwijst naar een type mechanisme dat beweging bereikt door elastische vervorming. Dit in tegenstelling tot de typische starre lichamen die je in de huidige robots zou kunnen zien.
Terwijl veel robots met een stijve body zachte componenten strategisch gebruiken, streeft onderzoek naar zachte robotica over het algemeen naar een volledig zachte machine.
Je vraagt je misschien af hoe een zachte robot zou bewegen. Onderzoekers moesten nieuwe manieren bedenken om zachte robots te besturen zonder het metalen frame dat gebruikelijk is in veel stijve robots.
Sommige onderzoekers gebruiken elektrostatische kracht om de vorm van materialen te veranderen. Andere zachte robots gebruiken speciale polymeren die van vorm kunnen veranderen als er warmte in het materiaal wordt gebracht. Deze materialen zullen zelfs na veel temperatuurwisselingen hun oorspronkelijke vorm onthouden.
Magnetische bediening gebruiken
Onderzoekers hebben ook gekeken naar het maken van zachte robots die magnetisch worden aangedreven. Onderzoekers van de Chinese Universiteit van Hong Kong pionieren op het gebied van nieuwe vorm van zachte robots die magneten gebruiken om een niet-Newtoniaanse vloeistofgebaseerde "slijm" -robot te besturen.
De onderzoekers probeerden een ander soort materiaal te gebruiken dan eerder onderzoek naar magnetische robots met zachte lichamen.
Voorafgaand onderzoek gebruikte siliconen of ferrovloeistof die kwam met hun beperkingen. Op elastomeer gebaseerde of zachte siliconenrobots hadden een beperkte vervormbaarheid, terwijl ferrovloeistof voor veel gebruiksgevallen als te onstabiel werd beschouwd.
De Hong Kong-onderzoekers creëerden een slijm gemaakt van een mengsel van polyvinylalcohol (PVA) en borax. In de vloeistof zijn kleine magnetische deeltjes gemengd waarmee de onderzoekers de vloeistof konden manipuleren met behulp van een magnetisch veld.
De niet-Newtoniaanse vloeistof had zelfherstellende eigenschappen waardoor de robot verbinding kon maken met andere afzonderlijke onderdelen en zich tot een geheel kon combineren.
Toepassingen en beperkingen
Het vermogen van de robot om door nauwe kanalen te navigeren heeft geleid tot enkele mogelijke toepassingen in de zorg.
De slijmrobot kan bijvoorbeeld door een mens worden ingeslikt en worden gebruikt om schadelijke voorwerpen eruit te halen zonder operatie.
De onderzoekers hebben in hun paper ook laten zien dat de gebruikte vloeistof ook geleidend is. Dit betekent dat het magnetische slijm kan fungeren als een circuitschakelaar en mogelijk als een middel om beschadigde circuits te repareren.
Het magnetische slijm kan fungeren als een bewegingssensor die zich kan aanpassen aan buigende en dynamische mechanische omgevingen.
Hoewel veelbelovend, zijn al deze toepassingen op zijn best nog steeds voorstellen en zal er meer onderzoek moeten worden gedaan om de prestaties van de slijmrobot verder te verbeteren.
De onderzoekers constateren dat het slijm zelf giftig is en momenteel niet geschikt voor gebruik in het menselijk lichaam. De magnetische deeltjes die het slijm beheersen, maken de slijmrobot giftig. De onderzoekers moesten een laag silica-coating toevoegen om het slijm veilig te gebruiken.
Conclusie
Het veld van zachte robotica is nog relatief nieuw, maar belooft al veel goeds. Het potentiële gebruik van robots met een zacht lichaam in medische en chirurgische toepassingen zou kunnen leiden tot meer geredde levens. Het idee van draagbare zachte robots kan mogelijk mensen met een handicap helpen.
Ik was zelfs verbaasd dat NASA-wetenschappers zijn begonnen met... ontwikkelen zachte robots om astronauten te helpen veilig te blijven tijdens een baan.
Hopelijk zal meer onderzoek het volledige potentieel van robotica met zachte lichamen ontsluiten in een wereld waar mensen steeds meer vertrouwen hebben in machines.
Wat vind jij van de toekomst van zachte robotica?
Laat een reactie achter