Ученые сделали новые компактные приводы для мягких роботов — Роботех

Ученые сделали новые компактные приводы для мягких роботов

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали способ создания мягких, компактных, портативных и многофункциональных роботов. Достижение стало возможным благодаря созданию мягких трубчатых приводов, движения которых электрически управляются, что облегчает их интеграцию с небольшими электронными компонентами.

В качестве подтверждения концепции инженеры использовали эти новые приводы для создания мягкого робота с питанием от батареи, который может свободно ходить по ровным поверхностям и перемещать объекты. Они также создали мягкий захват, который может захватывать и подбирать мелкие предметы.

Команда, возглавляемая профессором механического и аэрокосмического машиностроения Калифорнийского университета в Сан-Диего, Шэнцяном Цаем, опубликовала работу 11 октября в журнале Science Advances .

Проблема большинства мягких приводов заключается в том, что они поставляются с громоздкими компонентами. Это потому, что их движения контролируются путем прокачки воздуха или жидкостей через камеры внутри. Поэтому для создания роботов с этими типами приводов потребуется привязать их к насосам, крупным источникам энергии и другому специализированному оборудованию.

В текущем исследовании инженеры UC San Diego создали мягкие приводы, которые управляются с помощью электричества. «Эта функция делает наши трубчатые приводы совместимыми с большинством недорогих имеющихся в продаже электронных устройств и батарей», — сказал Кай.

Приводы изготовлены из материала, называемого жидкокристаллическими эластомерами. Они используются для создания искусственных мышц для роботов. Такие приводы состоят из жидкокристаллических молекул, встроенных в эластичную полимерную сеть. Что особенного в этих материалах, так это то, что они изменяют форму, двигаются и сокращаются в ответ на такие раздражители, как тепло или электричество — подобно тому, как мышцы сокращаются в ответ на сигналы от нервных клеток.

Для создания каждого привода инженеры проложили три нагревательных провода между двумя тонкими пленками жидкокристаллического эластомера. Затем материал сворачивается в трубу, предварительно растягивается и подвергается воздействию ультрафиолета.

Каждый нагревательный провод можно контролировать независимо друг от друга, чтобы изгиб трубки проходил в шести разных направлениях. Когда электрический ток проходит через один или два провода, он нагревает часть трубки и заставляет ее изгибаться в направлении этих проводов. Когда через все три провода подается ток, вся трубка сжимается и сокращается в длине. Когда электричество отключено, трубка медленно остывает и возвращается к своей первоначальной форме.

«Использование внешнего электрического потенциала позволяет легко программировать положение каждого трубчатого привода», — сказал первый автор Цигуан Хе, кандидат технических наук и аэрокосмической техники. студент в Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Объединение нескольких приводов позволило инженерам создавать мягкие роботы разных типов. Они построили неуправляемого шагающего робота, используя четыре привода в качестве ножек. Этот робот питается от небольшой литиево-полимерной батареи на борту. Они также создали мягкий захват, используя три привода в качестве пальцев.

Каждый робот имеет встроенный микроконтроллер, в котором инженеры запрограммировали последовательность электроприводных движений для приводов. Это позволяет роботам двигаться самостоятельно.

Сейчас команда работает над созданием мягких приводов, которые могут двигаться быстрее. Для полного изгиба и сжатия современных приводов требуется около 30 секунд, и до четырех минут, чтобы вернуться к своей первоначальной форме. Это потому, что материалу требуется немного времени, чтобы полностью нагреться и остыть. По его словам, конечной целью является создание приводов, которые могут сокращаться и расслабляться так же быстро, как мышцы человека.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *