Semi-Autonome Myke Robotar Kan Redde Liv

Når du tenker på roboter, forestiller du deg sannsynligvis en stiv maskin som kan utføre oppgaver eller assistere deg i dine foretak. Imidlertid er det en annen robotklasse som fortsatt vekker oppsikt og innfører innovasjon – myke robotar. Disse unike enhetene kan endre form og handlinger for å møte mange oppgaver. Her er hva du må vite.

Hva Er Myke Robotar Og Hvorfor Er De Spillere?

Myk robotikk-sektoren er en spennende marked som fortsatt ser massive oppgraderinger og innovasjon. Mange ser på disse enhetene som nøkkelen til redningsinnsats. Disse enhetenes myke og justerbare natur gjør det mulig for dem å presses gjennom små hull og rør når det er nødvendig, og gjør det mulig for roboten å nå de mest vanskelige stedene som ellers ville være umulig å nå med tradisjonelle alternativer.
Myke robotar er bygget av fleksible materialer som gjør det mulig for dem å endre og bøye sin struktur når det er nødvendig. Disse enhetene finnes i mange former, med noen designet for å squiggle gjennom rør som en slange, mens andre kan foldes eller rulle inn i en ball, og gi bedre tilgang når situasjonen krever.

Nøkkelutfordringer Som Holder Tilbake Myk Robotutvikling

Myke robotar er ikke perfekte. Deres innebygde design og materialer gjør det til en balanse mellom ytelse og plassering av komponenter i områder der de ikke hindrer fleksibilitet. I fortiden ville ingeniører begrense elektronikkene som ble brukt for å redusere stivheten i deres myke robotiske elektronikk.
Reducere de integrerte sensorer som finnes i disse systemene hjelper til å eliminere stive brett og servomekanismer, men det betyr også at disse enhetene vanligvis er begrenset til envegs kommunikasjonssystemer. Disse systemene er hvordan piloten ville navigere roboten gjennom grov terreng.
Ved å erkjenne begrensningene i denne tilnærmingen, har et team av kreative ingeniører fra flere ledende forskningsinstitusjoner lagt frem en forbedret myk robotdesign som reduserer stivhet og øker ytelse over hele linjen.

Gjennombruddsstudie Avslører Smartere, Fleksible Myke Robotar

“Trådløs, Multifunksjonell System-Integret Programmerbar Myk Robot“¹ studien publisert i Nano-Micro Letters introduserer en ny myk robotkonsept som er mer kapabel og rimelig enn tidligere alternativer. Som en del av robotens forbedrede funksjoner, introduserte teamet en rekke sensorer som gjør det mulig for enheten å ta semi-autonome beslutninger basert på dens nåværende situasjon og omgivelser.

Source – Jennifer M. McCann

Inni Design Av Neste-Gen Myke Robotar

Som en del av den nye myke robotdesignen, startet teamet med å gjenskape myke robotlayoutet fra bunnen av. De innsett at de måtte lage enheten på en måte som gjør det mulig for den å oppnå multiple former og bevegelser med minimalt energiforbruk. For å oppnå dette, integrerte de magnetisk responsive myke komposittmatriks med deformable multifunksjonelle elektronikk.

Hvordan Ingenicører Bevarer Fleksibilitet I Avanserte Myke Robotar

Å holde myke robotar fleksible er en stor utfordring for designere og ingeniører. Hver gang du legger til en annen chip, sensor, batteri eller servo, begrenser du fleksibiliteten til den delen av roboten betydelig. Derfor har mer kapable myke robotar vanligvis mindre fleksibilitet ettersom deres kjernekomponenter ikke kan bøye uten å feile.
Teamet brukte mye tid på å diskutere den ideelle trådløse kretsen, sensorer og enheter. Deretter var det opp til ingeniørene å bestemme den beste plasseringen for disse enhetene som ville påvirke bevegelsen. Til slutt ble en bestemt layout enige om å plassere elektronikkene på en måte som gjorde det mulig for roboten å fullstendig justere og sogar rulle inn i en ball når det var nødvendig.

Magnetisk Kontrollert Bevegelse: Hvordan Disse Myke Robotene Beveger Seg

Ingeniørene måtte deretter finne ut hvordan de skulle gi roboten evnen til å endre form. For dette steget, vendte de seg mot flere magnetiske forbindelser. Spesifikt er de magnetiske forbindelsene preparert ved å blande de syntetiserte WcMPs med en silikonelastomer og en herdingssubstans.
Deretter ble en laser brukt til å mønster magnetiske myke kompositt før varme ble aplikert. Neste steget krevde at ingeniørene programmerte en ekstern magnetisk felt (200 mT) for å rotere og justere retningen av innbygde magnetiske partikler. Til slutt ble de nylig skapte magnetene tillatt å avkjøles.
Disse formål-bygde magnetene var designet for å gjennomgå faseovergang ved en lav temperatur, og gjorde det mulig for ingeniørene å skifte magnetisk polaritet på noen sekunder. Ved å justere feltets styrke og retning, kunne teamet få roboten til å utføre bestemte oppgaver og former. De noterte at de kunne få enheten til å bøye, vri og krype ved å bruke denne metoden.

Styring Av Myke Robotar Med Presisjon Ved Bruk Av Magnetiske Felt

Laboratoriet skapte et magnetisk materiale som var innbygget i enhetens fleksible struktur. Dette gjorde det mulig for ingeniørene å kontrollere enheten ved hjelp av magnetiske felt. Ingeniørene aplikerte feltet via håndholdte magneter og elektromagnetiske feltgeneratore.
Spesifikt ble en kommersiell permanent NdFeB-magnet og en tilpasset sylindriske elektromagnet valgt som den beste måten å aplikere et eksternt magnetisk felt. Disse enhetene genererer nok kraft til å flytte den magnetiske myke roboten.

Integrerte Sensorer Som Gjør Myke Robotar Semi-Autonome

I kjernen av denne forskningen lå et ønske om å lage de første semi-autonome myke robotar. Disse enhetene ville integrere en sensorsuite som gjorde det mulig for dem å ta beslutninger basert på omgivelsene. For eksempel kunne de sette enheten til å reagere på endringer i temperatur, hindringer eller tidsbegrensninger.

Overvinning Av Magnetisk Interferens I Myk Robotikk-Elektronikk

Ingeniørene visste at krysningspunktet av magneter ville komme med noen nye problemer som måtte løses, hovedsakelig interferens. Magnetiske felt er gode til å aktivere magneter, men ikke så gode når det gjelder elektronisk interferens. Disse magnetiske feltene kan forstyrre elektroniske funksjoner og skape kaos.
Som sådan brukte ingeniørene mye tid på å bestemme den ideelle elektroniske layouten. De kunne bestemme den beste sensor- og chip-plasseringen basert på interferensnivåer og pre-force. Dette skrittet sikret at myk roboten ikke plutselig ville feile når den endrer form og endrer sine elektromagnetiske egenskaper.

Testing Av Myke Robotars Evner I Virkelige Miljøer

For å demonstrere myke robotars evner, satte teamet opp en liten hinderløype. Den lille magnetisk drevne enheten kunne traversere en rekke terreng og hindringer for å fullføre reisen suksessfullt. Roboten kan sees i en publisert video som traverserer terrenget ved å endre form og layout.