MIT-Ingenieure entwickeln "phasenwechselnde" Materialien für Roboter, die sich in kleinen Räumen zusammendrücken können.
Professor Anette Hosoi und ihr Team haben eine Technologie aus Schaum und Wachs entwickelt, um die Roboter zu verformen. Andere Mitglieder zum Team gehören Hosois ehemalige Doktorandin Nadia Cheng und Forscher am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation. Die Materialien machen es zu einer praktikablen und billigeren Alternative zu herkömmlichen, soliden Robotern. Seine einzigartige Zusammensetzung ermöglicht es ihm, zwischen harten zu wechselnund weiche Zustände.
Eine andere Studie ergab, dass das Material für den Bau eines chirurgischen Roboters verwendet werden kann. Dieser Roboter kann sich durch den menschlichen Körper bewegen, ohne andere Organe zu beschädigen. Denken Sie daran. Magic School Bus Episode, in der Frau Frizzle die Kinder auf eine Exkursion in den menschlichen Körper mitnimmt? Diese Roboter könnten eine weniger aufregende Alternative zu dieser Episode bieten.
Roboter wurden bereits erfolgreich mit integriertem Material getestet. Derzeit können sich die Roboter durch kleine Löcher quetschen und sich auf der anderen Seite wieder ausdehnen, ähnlich wie bei Tintenfischen.
Eine besonders interessante Tatsache, die die Forscher bemerkten, war jedoch, dass Roboter mit weicher Struktur schwer zu kontrollieren sind. Die Bewegungen sind im Vergleich zu starren Robotern unglaublich unvorhersehbar. Daher beschlossen die Forscher, eine Roboterstruktur zu entwickeln, die zwischen festen und harten Zuständen wechseln kann.
„Wenn Sie beispielsweise versuchen, sich unter eine Tür zu drücken, sollten Sie sich für einen weichen Zustand entscheiden. Wenn Sie jedoch einen Hammer aufheben oder ein Fenster öffnen möchten, muss mindestens ein Teil der Maschine starr sein, ” sagt Hosoi .
Wie es funktioniert
Überraschenderweise ist die Technologie der weichen / starren Struktur einfach. Eine Schaumschicht wird in heißes Wachs getaucht und zusammengedrückt, um das Material zu absorbieren. Der Schaum bietet eine weiche, biegsame Innenstruktur, während das Wachs je nach Temperatur sowohl feste als auch biegsame Eigenschaften aufweistWachs bleibt bei kühleren Temperaturen fest, aber mit etwas Hitze wird es weich und kann sich durch enge Bereiche quetschen.
Derzeit wird die Temperatur geändert, indem ein langer Draht durch die Struktur geführt wird. Der Draht wirkt als Widerstand, der wiederum Wärme erzeugt.
Das Wachs kann auch bis zu einem Punkt erhitzt werden, an dem es einen flüssigen Zustand erreicht, wodurch Schäden geheilt werden.
„Dieses Material ist selbstheilend“ fährt Hosoi fort . „Wenn Sie es also zu weit drücken und die Beschichtung brechen, können Sie es erwärmen und dann abkühlen, und die Struktur kehrt in ihre ursprüngliche Konfiguration zurück.“
Aufgrund der geringen Herstellungskosten könnten diese Roboter gefährliche Missionen starten. Sie könnten für Such- und Rettungsmissionen verwendet werden, bei denen sie schwere und gezackte Trümmer durchforsten müssten.
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Die formverändernden Materialien könnten Forschungsanstrengungen auf der ganzen Welt unterstützen. Diese Roboter sind unglaublich wendig, billig herzustellen und hochwirksam.
„Diese Arbeit ist eine großartige Demonstration, wie die thermisch gesteuerte Steifigkeitsabstimmung möglicherweise in der weichen Robotik eingesetzt werden kann.“ schließt Carmel Majidi Assistenzprofessor für Maschinenbau am Robotics Institute der Carnegie Mellon University, ein nicht verbundenes Mitglied des Projekts.
Geschrieben von Maverick Baker