В настоящее время роботы используются на промышленных объектах и в областях, включая спасение при стихийных бедствиях, медицину, безопасность и национальную оборону. Обычные роботы на металлической основе обладают высокой рабочей мощностью благодаря жесткой конструкции корпуса с соединениями, соединенными с исполнительными механизмами, такими как двигатели. Однако у них могут быть трудности с гибкими движениями, и они могут причинить вред во время сбоев. В последнее время появились «мягкие роботы», сделанные из гладких и гибких материалов, но управлять ими может быть сложнее, чем роботами на металлической основе.
Исследовательская группа, состоящая из доктора Дэ-Юна Кима из Научно-исследовательского центра функциональных композитных материалов, доктора Сеунг-Ёла Чона из Исследовательского центра углеродных композитных материалов и профессора Кванг-Уна Чона из Департамента науки и технологии полимеров и нанотехнологий. в Национальном университете Чонбук (JBNU) удалось изготовить мягкого робота со структурой Януса и разработать интеллектуальный датчик для обнаружения метанола. Работа опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
Вдохновленные свободными движениями моллюсков, таких как осьминог, исследовательская группа приняла метод, позволяющий движениям мягкого робота спонтанно реагировать на окружающую среду, а не контролировать ее с помощью точных вычислений. Создавая два типа гибких полимерных пленок с разной способностью к расширению, мягкий робот мог естественным образом двигаться в нужном направлении в соответствии с окружающей средой.
Его движения включают сгибание, складывание и скручивание. Кроме того, в мягких роботов была введена геликоидальная наноструктура, обнаруженная у насекомых, таких как бабочки , что привело к свойствам фотонных кристаллов, которые избирательно отражают свет различных цветов. Когда мягкий робот движется из-за изменений в окружающей среде, пользователь может легко распознать это по изменению цвета.
Чрезмерное воздействие метанола вызывает у людей головные боли, рвоту, головокружение и нарушения зрения и может привести к летальному исходу. Однако, поскольку метанол более чем на 70% дешевле этанола, после COVID-19 участились случаи неправильного использования и злоупотребления. Авторы разработали датчик, который может легко и быстро обнаруживать загрязнение воды метанолом с помощью разработанного робота на мягких фотонных кристаллах.
Датчик обнаружения метанола, использующий робота из мягкого фотонного кристалла, экономичен, поскольку его можно многократно использовать повторно. Роботу не требуется электричество для работы, поэтому он может легко обнаружить метанол в воде в любом месте. Кроме того, свойства круговой поляризации геликоидальной наноструктуры мягкого робота трудно подделать и изменить, поэтому они очень эффективны для обеспечения надежности продукта.
Д-р Дэ-Юн Ким из KIST сказал: «Это исследование имеет большое значение для внедрения мягких роботов в повседневную жизнь. В будущем, когда будут разработаны материалы, способные быстро и одновременно реагировать на различные внешние раздражители, мягкие роботы станут широко коммерциализируется».
Теги: гибкий, кристалл, робот, фотон, экология
