先进技术可以实现软机器人的远程控制

时间:2020-04-18 17:49 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

先进技术可以实现软机器人的远程控制

软质材料,如橡胶或聚合物,可以承受其形状的剧烈变化,在灵活性和变形能力至关重要的应用领域有很大的前景。

例如,这些材料可以用来制造适用于特殊任务的软机器人,从可以在体内导航的医疗设备到可以挤过小开口执行搜救任务的机器人。

但为了给软机器人的运动或转换提供动力,研究人员经常使用需要与机器人进行物理连接的执行器,这限制了其实用性。

威斯康辛-麦迪逊大学机械工程教授Stephan Rudykh说:“这些执行器通常比机器人本身大得多。”“例如,你可能有一个巨大的压缩空气罐,通过电缆连接到机器人上,用来给软材料充气并为机器人提供动力。”

由Rudykh领导的一个团队已经想出了一种切断这种联系的方法。

在《物理评论快报》上发表的一篇论文中,研究人员演示了一种利用磁场远程诱导软复合材料重新排列其内部结构,形成各种新模式的方法。

鲁迪克说:“我们证明,在一个相对简单的系统中,我们可以得到由磁场水平控制的非常广泛的不同图案,包括仅靠机械载荷是不可能实现的图案。”“这一进步将使我们能够设计出性能和功能都有所提高的新型软材料。”

通过这种方法,研究人员可以调整材料的精细内部结构,从而调整其物理性能,甚至可以根据需要开关不同的性能。鲁迪克说,由于利用磁场消除了直接接触或讨厌的电缆的需要,新的软材料可以用于医疗植入物等应用。

在与来自空军研究实验室的研究人员的合作下,该团队用一种软弹性体材料演示和分析了新形成的图案。在柔软的材料内部,研究小组以一种简单的周期模式嵌入了可磁化的坚硬材料的小颗粒。

然后,研究人员对材料施加不同程度的磁场,导致磁化的粒子重新排列,在软材料内部产生力和应力。

Rudykh说,从重新排列的粒子中产生的新图案,从高度有组织和重复的图案,到看似有大规模秩序但在地方层面上无组织的独特图案。

鲁迪克说:“值得注意的是,我们可以通过调整磁场来产生理想的图案,并改变材料的特性。”“我很高兴能在更复杂的材料系统中进一步探索这一现象。”

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