Čo sa vám vybaví, keď počujete slovo „robotika“? Väčšina ľudí si predstaví kovový stroj, ktorý beží na elektrinu. Zatiaľ čo sa robí veľa pokrokov, aby sa dosiahli typy robotov, ktoré sa bežne vyskytujú vo sci-fi, existuje ďalšie odvetvie robotiky, ktoré by vás mohlo prekvapiť.
V posledných rokoch vzrástol záujem o robotiku s mäkkým telom. Tieto typy robotov možno dosiahnuť rôznymi spôsobmi. Spoločnou témou je však použitie elastických materiálov na vytváranie robotov, ktoré sú bezpečné a prispôsobiteľné v rôznych kontextoch.
Tradičné roboty s pevným telom, aké môžete nájsť v poloautomatickej továrni, často nie sú vhodné pre určité prostredia. Tieto typy robotov sa zvyčajne spoliehajú na presné pohyby a algoritmy, aby zabránili kolíziám. Použitý materiál môže byť nebezpečný aj pri použití v blízkosti ľudí.
Na celom svete existuje mnoho výskumných laboratórií, ktoré sa snažia vytvoriť ideálneho robota s mäkkým telom.
V tomto blogu sa pozrieme na nedávny vývoj z Čínskej univerzity v Hong Kongu – takzvaný magnetický slizový robot. Preskúmame tiež praktické aplikácie novej technológie a jej súčasné obmedzenia.
Čo je Soft Robotics?
Mäkká robotika je podoblasť robotiky, ktorej cieľom je navrhovať a vyvíjať roboty, ktoré sú zložené z vyhovujúcich materiálov.
Čo rozumieme pod pojmom vyhovujúci? Pojem „vyhovujúci“ v strojárstve sa vzťahuje na typ mechanizmu, ktorý dosahuje pohyb prostredníctvom elastickej deformácie. To je v kontraste s typickými tuhými telesami, ktoré môžete vidieť u súčasných robotov.
Zatiaľ čo mnohé roboty s pevným telom využívajú mäkké komponenty strategicky, výskum v oblasti mäkkej robotiky sa vo všeobecnosti zameriava na plne mäkký stroj.
Možno sa pýtate, ako by sa pohyboval mäkký robot. Výskumníci museli vymyslieť nové spôsoby ovládania mäkkých robotov bez kovového rámu bežného u mnohých pevných robotov.
Niektorí výskumníci používajú elektrostatickú silu na zmenu tvaru materiálov. Iné mäkké roboty používajú špeciálne polyméry, ktoré dokážu zmeniť tvar, keď sa do materiálu dostane teplo. Tieto materiály si zapamätajú svoj pôvodný tvar aj po mnohých teplotných zmenách.
Použitie magnetického ovládania
Výskumníci sa tiež zaoberali vytvorením mäkkých robotov, ktoré sú magneticky ovládané. Výskumníci z Čínskej univerzity v Hong Kongu sú priekopníkmi a nová forma robotov s mäkkým telom ktoré používajú magnety na ovládanie nenewtonovského tekutého „slizového“ robota.
Vedci sa pokúsili použiť iný typ materiálu z predchádzajúceho výskumu magnetických robotov s mäkkým telom.
Predchádzajúci výskum používal silikón alebo ferrofluid, ktorý prišiel s ich obmedzeniami. Mäkké roboty na báze elastoméru alebo silikónu mali obmedzenú deformovateľnosť, zatiaľ čo ferrofluid sa považoval za príliš nestabilný pre mnohé prípady použitia.
Hongkonskí vedci vytvorili sliz vyrobený zo zmesi polyvinylalkoholu (PVA) a bóraxu. Do tekutiny sú primiešané drobné magnetické častice, ktoré výskumníkom umožnili manipulovať s tekutinou pomocou magnetického poľa.
Nenewtonská tekutina mala samoliečiace vlastnosti, ktoré umožnili robotovi spojiť sa s ďalšími samostatnými časťami a spojiť ich do celku.
Aplikácie a obmedzenia
Schopnosť robota navigovať cez úzke kanály viedla k niektorým možným aplikácie v oblasti zdravotníctva.
Napríklad, slizový robot by mohol byť prehltnutý človekom a použitý na extrakciu škodlivých predmetov bez použitia chirurgického zákroku.
Vedci vo svojom článku tiež ukázali, že použitá kvapalina je tiež vodivá. To znamená, že magnetický sliz môže pôsobiť ako spínač obvodu a možno aj ako prostriedok na opravu poškodených obvodov.
Magnetický sliz by mohol pôsobiť ako snímač pohybu, ktorý sa dokáže prispôsobiť ohybu a dynamickému mechanickému prostrediu.
Aj keď sú všetky tieto aplikácie sľubné, stále sú prinajlepšom návrhmi a bude potrebné vykonať ďalší výskum, aby sa výkon slizového robota ďalej zlepšil.
Vedci poznamenali, že samotný sliz je toxický a v súčasnosti nie je vhodný na použitie v ľudskom tele. Magnetické častice, ktoré riadia sliz, robia slizového robota toxickým. Výskumníci potrebovali pridať vrstvu oxidu kremičitého, aby bolo používanie slizu bezpečné.
záver
Oblasť mäkkej robotiky je stále relatívne nová, no už teraz je veľmi sľubná. Potenciálne využitie robotov s mäkkým telom v lekárskych a chirurgických aplikáciách by mohlo viesť k ďalším zachráneným životom. Myšlienka nositeľných mäkkých robotov by mohla potenciálne pomôcť ľuďom so zdravotným postihnutím.
Bol som dokonca prekvapený, že vedci z NASA začali rozvíjať roboty s mäkkým telom, ktoré pomôžu astronautom zostať v bezpečí počas obežnej dráhy.
Dúfajme, že ďalší výskum odomkne plný potenciál robotiky s mäkkým telom vo svete, kde ľudia čoraz viac dôverujú strojom.
Čo si myslíte o budúcnosti mäkkej robotiky?
Nechaj odpoveď