Группа ученых-материаловедов и инженеров-электронщиков из Массачусетского технологического института разработала способ создания мягких магнитных роботов путем объединения систем изготовления на основе волокна с методами механического и магнитного программирования для обеспечения движения в однонаправленных магнитных полях. В своей статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, группа описывает, как они преодолели проблемы, с которыми столкнулись другие, пытающиеся создать магнитно-управляемых мягких роботов, и обрисовывает в общих чертах конструкцию созданных ими роботов.
Как отмечает команда Массачусетского технологического института, создание мягких роботов, управляемых с помощью магнитного поля , оказалось сложной задачей. Помимо проблем с развертыванием, предыдущие команды сталкивались с проблемами масштабирования и производства. Из-за этого, отмечают они, большинство таких роботов представляют собой двухмерные структуры, что означает их ограниченную функциональность. В этой новой работе группа описывает, как они преодолели такие трудности, чтобы создать то, что они называют полезными трехмерными мягкими роботами с магнитным управлением.
Одной из основных проблем использования магнитов для управления мягкими роботами является громоздкость необходимого оборудования. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа использовала приводы на основе волокна и магнитные эластомерные композиты. Кроме того, актуаторы были созданы с использованием термического волочения (решение вопроса производства), что позволило создать эластичный ферромагнитный компаунд.
Каждая из структур была затем подвергнута режиму деформации, который вынудил их принять спиральную структуру — такие структуры позволяли складываться по требованию (посредством магнитного притяжения) в нескольких точках таким образом, что это приводило к сужению и расслаблению — подобно тому, как гусеницы двигаются. Добавление точек складывания позволило повысить гибкость. Чтобы имитировать двуногое движение, были введены точки складывания, которые заставляли секционные конструкции принимать линейные формы ног и ступней.
Получившимися в результате трехмерными роботами можно было управлять, изменяя напряжение, приложенное к данному роботу , и силу магнитного поля. В результате появились червеобразные роботы, некоторые из которых ползали, а некоторые ходили. Исследователи отмечают, что движение вызывалось с помощью магнитного поля, расположенного ортогонально плоскости движения. Они также отмечают, что роботы также могут быть запрограммированы таким образом, чтобы они могли перевозить грузы или работать в унисон с другими подобными роботами.
Исследовательская группа отмечает, что конструкция роботов обеспечивает масштабируемость и прокладывает путь к использованию мягких роботов с магнитным управлением как в биомедицинских, так и в инженерных приложениях.
Теги: гибкий, робот
