Mga Semi-Autonomous na Soft Robot na Magliligtas ng mga Buhay

Kapag iniisip mo ang mga robot, malamang na nakikita mo ang isang matigas na makina na kayang magsagawa ng mga gawain o tumulong sa iyong mga hangarin. Gayunpaman, may isa pang klase ng robot na patuloy na pumupukaw ng interes at nagdadala ng inobasyon — mga soft robot. Ang mga natatanging aparatong ito ay maaaring baguhin ang kanilang hugis at kilos upang matugunan ang iba’t ibang gawain. Narito ang mga dapat mong malaman.

Ano ang mga Soft Robot at Bakit Sila ay Nagbabago ng Laro?

Ang sektor ng soft robotics ay isang kapanapanabik na merkado na patuloy na nakakaranas ng malalaking pag-upgrade at inobasyon. Maraming nakikita ang mga aparatong ito bilang susi sa mga pagsisikap ng pagtulong sa kalamidad. Ang malambot at nababagong katangian ng mga yunit na ito ay nagbibigay-daan upang makalusot sila sa maliliit na butas at tubo kapag kinakailangan, na nagpapahintulot sa robot na maabot ang pinakamahirap na mga lokasyon na kung hindi ay imposibleng maabot gamit ang tradisyonal na mga opsyon.
Ang mga soft robot ay gawa sa mga flexible na materyales na nagpapahintulot sa kanila na magbago at yumuko ang kanilang estruktura ayon sa pangangailangan. Ang mga aparatong ito ay may iba’t ibang anyo, kung saan ang ilan ay dinisenyo upang gumapang sa mga tubo tulad ng ahas, habang ang iba ay maaaring magtupi o mag-ikot sa anyong bola, na nagbibigay ng mas mahusay na pag-access kapag kinakailangan.

Mga Pangunahing Hamon na Humahadlang sa Pag-unlad ng Soft Robot

Ang mga soft robot ay hindi perpekto. Ang kanilang likas na disenyo at mga materyales ay nagiging sanhi ng paglikha ng mga aparatong ito na isang balanse sa pagitan ng pagganap at paglalagay ng mga komponent sa mga lugar kung saan hindi nila pinipigil ang flexibility. Noong nakaraan, nililimitahan ng mga inhinyero ang mga elektronikong ginagamit upang makatulong na bawasan ang katigasan ng kanilang soft robotic electronics.

Ang pagbawas ng mga integrated sensor na matatagpuan sa mga sistemang ito ay tumutulong upang alisin ang matitigas na board at servo, ngunit nangangahulugan din ito na kadalasan ay limitado ang mga aparatong ito sa mga one-way communication system. Ang mga sistemang ito ang ginagamit ng piloto upang mag-navigate ng robot sa magaspang na teritoryo.

Sa pagkilala sa mga limitasyon ng pamamaraang ito, isang koponan ng mga malikhaing inhinyero mula sa ilang nangungunang institusyong pananaliksik ang nagpanukala ng pinahusay na disenyo ng soft robot na nagbabawas ng katigasan at nagpapataas ng pagganap sa lahat ng aspeto.

Pag-aaral na Nagbubukas ng Mas Matalino at Flexible na Soft Robot

Ang pag-aaral na “Wireless, Multifunctional System-Integrated Programmable Soft Robot”¹ na inilathala sa Nano-Micro Letters ay nagpakilala ng isang bagong konsepto ng soft robot na mas may kakayahan at abot-kaya kumpara sa mga naunang opsyon. Bilang bahagi ng pinahusay na kakayahan ng robot, nagpakilala ang koponan ng maraming sensor na nagbibigay-daan sa aparato na gumawa ng semi-autonomous na desisyon batay sa kasalukuyang sitwasyon at kapaligiran.

Pinagmulan – Jennifer M. McCann

Sa Loob ng Disenyo ng Susunod na Henerasyon ng Soft Robot

Bilang bahagi ng bagong disenyo ng soft robot, sinimulan ng koponan ang muling paglikha ng layout ng soft robot mula sa simula. Napagtanto nila na kailangan nilang gawin ang aparato sa paraang nagbibigay-daan upang makamit nito ang maraming anyo at galaw na may kaunting konsumo ng enerhiya. Upang maisakatuparan ito, kanilang isinama ang magnetically responsive soft composite matrices kasama ang deformable multifunctional electronics.

Paano Pinananatili ng mga Inhinyero ang Flexibility sa Advanced na Soft Robot

Ang pagpapanatiling flexible ng mga soft robot ay isang malaking isyu para sa mga designer at inhinyero. Sa bawat pagdagdag ng isa pang chip, sensor, baterya, o servo, malaki ang limitasyon sa flexibility ng bahaging iyon ng robot. Bilang resulta, ang mas may kakayahang soft robot ay karaniwang may mas kaunting flexibility dahil ang kanilang mga pangunahing komponent ay hindi maaaring yumuko nang hindi nasisira.
Naglaan ng maraming oras ang koponan sa pagdedebate tungkol sa ideal na wireless circuit, mga sensor, at mga aparato. Mula roon, responsibilidad ng mga inhinyero na tukuyin ang pinakamainam na lokasyon para sa mga aparatong ito na makakaapekto sa galaw. Sa huli, napagkasunduan ang isang tiyak na layout na naglagay ng mga elektronikong bahagi sa paraang nagbibigay-daan sa bot na ganap na mag-adjust at kahit magbaluktot sa anyong bola kapag kinakailangan.

Magnetically Controlled Motion: Paano Kumilos ang mga Soft Robot na Ito

Kailangan ng mga inhinyero na alamin kung paano bigyan ang robot ng kakayahang baguhin ang hugis nito. Para sa hakbang na ito, lumapit sila sa ilang magnetic compounds. Partikular, ang mga magnetic compounds ay inihahanda sa pamamagitan ng paghahalo ng synthesized WcMPs sa isang silicone elastomer at curing agent.

Mula roon, ginamit ang laser upang i-pattern ang magnetic soft composites bago ilapat ang init. Ang susunod na hakbang ay nag-utos sa mga inhinyero na i-program ang isang external magnetic field (200 mT) upang paikutin at i-align ang direksyon ng mga nakabaong magnetic particle. Sa huli, pinayagan ang mga bagong likhang magnet na lumamig.

Ang mga purpose-built na magnet na ito ay dinisenyo upang sumailalim sa phase transition sa mababang temperatura, na nagbibigay-daan sa mga inhinyero na baguhin ang magnetic polarity sa loob ng ilang segundo. Sa pamamagitan ng pag-aayos ng lakas at direksyon ng field, maaaring gawin ng koponan na magsagawa ang robot ng ilang tiyak na gawain at hugis. Binanggit nila na nagawang i-bend, i-twist, at i-crawl ang kanilang aparato gamit ang pamamaraang ito.

Pagmamaneho ng mga Soft Robot nang Precise Gamit ang Magnetic Fields

Nilikha ng laboratoryo ang isang magnetic material na isinama sa flexible na estruktura ng yunit. Ang aksyong ito ay nagbigay-daan sa mga inhinyero na kontrolin ang aparato gamit ang magnetic fields. Inilapat ng mga inhinyero ang field sa pamamagitan ng handheld magnets at electromagnetic field generators.
Partikular, isang komersyal na permanenteng NdFeB magnet at isang customized na cylinder electromagnet ang pinili bilang pinakamahusay na paraan upang mag-apply ng external magnetic field. Ang mga aparatong ito ay lumilikha ng sapat na puwersa upang ilipat ang magnetic soft robot.

Integrated Sensors na Nagpapasemi-Autonomous sa mga Soft Robot

Sa pinakapuso ng pananaliksik na ito ay ang hangaring lumikha ng unang semi-autonomous na soft robot. Ang mga aparatong ito ay mag-iintegrate ng sensor suite na magbibigay-daan sa kanila na gumawa ng desisyon batay sa kapaligiran. Halimbawa, maaari nilang i-set ang yunit upang tumugon sa mga pagbabago sa temperatura, mga hadlang, o limitasyon sa oras.

Pagtagumpayan ang Magnetic Interference sa Electronics ng Soft Robot

Alam ng mga inhinyero na ang interpoint ng mga magnet ay magdadala ng ilang bagong isyu na kailangang harapin, lalo na ang interference. Ang mga magnetic field ay mahusay para i-activate ang mga magnet ngunit hindi gaanong maganda pagdating sa electronic interference. Ang mga magnetic field na ito ay maaaring magdulot ng kaguluhan sa mga electronic function.
Dahil dito, naglaan ng maraming oras ang mga inhinyero sa pagtukoy ng ideal na layout ng electronics. Natukoy nila ang pinakamainam na paglalagay ng sensor at chip batay sa antas ng interference at pre-force. Ang hakbang na ito ay nagtiyak na ang soft robot ay hindi biglang mabibigo kapag nagbago ng hugis at nagbago ng electromagnetic properties.

Pagsubok sa Kakayahan ng mga Soft Robot sa Tunay na Kapaligiran

Upang ipakita ang kakayahan ng kanilang mga soft robot, nag-set up ang koponan ng isang maliit na obstacle course. Ang maliit na magnetically powered na aparato ay nakapaglakbay sa iba’t ibang uri ng lupain at hadlang upang matagumpay na matapos ang paglalakbay. Makikita ang robot sa isang nailathalang video na naglalakbay sa lupain sa pamamagitan ng pagbabago ng hugis at layout.