Группа исследователей под руководством профессора Кейсуке Такахаси с факультета естественных наук Университета Хоккайдо создала FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device — интерактивное устройство, использующее текущую жидкость) — роботизированную систему с открытым исходным кодом, сконструированную с использованием 3D-принтера и стандартных электронных компонентов.
Чтобы продемонстрировать возможности FLUID, команда использовала робота для автоматизации совместного осаждения кобальта и никеля, создавая бинарные материалы с точностью и эффективностью.
«Благодаря использованию открытого исходного кода, 3D-принтера и общедоступной электроники стало возможным создать функционального робота, который настраивается под определенный набор потребностей, за малую часть затрат, обычно связанных с коммерчески доступными роботами», — сказал Микаэль Кувахара, ведущий автор исследования.
Аппаратное обеспечение FLUID состоит из четырех независимых модулей, каждый из которых оснащен шприцем, двумя клапанами, серводвигателем для управления клапаном и шаговым двигателем для точного управления поршнем шприца. Каждый модуль также имеет датчик конечного положения для определения максимального положения заполнения шприца. Эти модули подключены к платам микроконтроллера, которые получают команды от компьютера через USB.
Система также включает программное обеспечение, которое позволяет пользователям управлять функциями робота, такими как регулировка клапанов и движения шприцев, а также предоставляет обновления статуса и данные датчиков в режиме реального времени.
Исследователи сделали файлы проекта общедоступными, чтобы исследователи в любой точке мира могли воспроизвести или модифицировать робота в соответствии со своими конкретными экспериментальными потребностями.
Предлагая альтернативу дорогим коммерческим роботам с открытым исходным кодом и возможностью 3D-печати, FLUID может дать возможность более широкому сообществу исследователей участвовать в автоматизированных экспериментах в области материаловедения.
Это может быть особенно полезно для исследователей в условиях ограниченных ресурсов или для ученых, сосредоточенных на нишевых областях, где коммерческие решения могут быть нелегкодоступны или экономически неэффективны. С настраиваемым дизайном, который можно распечатать с использованием коммерческих компонентов, они могут проводить сложные эксперименты без значительных капиталовложений.
«Этот подход направлен на демократизацию автоматизации в синтезе материалов, предоставляя исследователям практичное и экономически эффективное решение для ускорения инноваций в материаловедении», — пояснил Такахаши.
Заглядывая вперед, исследователи планируют интегрировать дополнительные датчики для мониторинга других параметров, таких как температура и pH. Это расширит возможности робота по управлению более широким спектром химических реакций, включая смешивание полимеров и органический синтез.
Программное обеспечение также будет дорабатываться и включать такие функции, как запись макросов для оптимизации повторяющихся задач и улучшенную регистрацию данных для улучшения экспериментальной воспроизводимости и анализа данных.
