Weiche Roboter können an schwer zugänglichen Orten wie Röhren oder im menschlichen Körper navigieren - ScienceDaily

Weiche Roboter können an schwer zugänglichen Orten wie Röhren oder im menschlichen Körper navigieren – ScienceDaily

Ein multidisziplinäres Group aus Wissenschaftlern und Ingenieuren der College of Minnesota Twin Cities hat ein einzigartiges, von Pflanzen inspiriertes Extrusionsverfahren entwickelt, das das Wachstum synthetischer Materialien ermöglicht. Der neue Ansatz wird es Forschern ermöglichen, bessere weiche Roboter zu bauen, die schwer zugängliche Orte, komplexes Gelände und potenzielle Bereiche im menschlichen Körper navigieren können.

Das Papier erschien in Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS).

“Dies ist das erste Mal, dass diese Konzepte grundlegend demonstriert wurden”, sagte Chris Ellison, Hauptautor der Veröffentlichung und Professor am Division of Chemical Engineering and Supplies Science der College of Minnesota. “Die Entwicklung neuer Herstellungsmethoden ist entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit unseres Landes und um neue Produkte zu den Menschen zu bringen. Und auf der Roboterseite werden Roboter immer mehr in abgelegenen und gefährlichen Umgebungen eingesetzt, und das sind die Bereiche, in denen dies eine Rolle spielen kann Einschlag.”

Comfortable-Robotik ist ein aufstrebendes Gebiet, in dem Roboter aus weichen und flexiblen Materialien im Gegensatz zu harten Materialien hergestellt werden. Roboter mit sanftem Wachstum können neues Materials erstellen und „wachsen“, während es sich bewegt. Diese Maschinen können für Operationen in abgelegenen Gebieten eingesetzt werden, zu denen Menschen nicht gelangen können, z. B. zum Überprüfen oder Installieren von unterirdischen Rohren oder zum Navigieren im menschlichen Körper für biomedizinische Anwendungen.

Die wachsenden weichen Roboter von heute ziehen eine Spur aus festem Materials hinter sich her und können Hitze und/oder Druck verwenden, um dieses Materials in eine haltbarere Struktur zu verwandeln, ähnlich wie ein 3D-Drucker starre Filamente zuführt, um sein geformtes Produkt herzustellen. Es wird jedoch immer schwieriger, die Spur aus festen Materialien um Kurven und Wendungen zu ziehen, was es für Roboter schwierig macht, durch Gelände mit Hindernissen oder verschlungenen Pfaden zu navigieren.

Das Group der College of Minnesota löste dieses Drawback, indem es eine neue Extrusionsmethode entwickelte, ein Verfahren, bei dem Materials durch eine Öffnung gedrückt wird, um eine bestimmte Kind zu erzeugen. Mit diesem neuen Verfahren können Roboter ihr eigenes synthetisches Materials aus einer Flüssigkeit statt aus einem Feststoff herstellen.

„Es hat uns wirklich inspiriert, wie Pflanzen und Pilze wachsen“, sagte Matthew Hauselden, Erstautor der Forschungsarbeit und Ph.D. Pupil in der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaften an der College of Minnesota. „Wir haben die Idee, dass Pflanzen und Pilze am Ende ihres Körpers Substanz hinzufügen, entweder in ihren Wurzelspitzen oder in ihren neuen Trieben, und wir haben das in ein technisches System übersetzt.“

Pflanzen verwenden Wasser, um die Bausteine ​​zu bewegen, die sich in feste Wurzeln verwandeln, wenn die Pflanze nach außen wächst. Die Forscher konnten diesen Prozess mit einem synthetischen Materials mithilfe einer Technik namens Photopolymerisation simulieren, bei der flüssige Monomere mithilfe von Licht in einen Feststoff umgewandelt werden. Mit dieser Technologie kann ein weicher Roboter problemlos Hindernisse und Umwege umfahren, ohne feste Materie hinter sich herziehen zu müssen.

Dieses neue Verfahren findet auch Anwendung in der Fertigung. Da die Technik der Forscher nur Flüssigkeit und Licht verwendet, sind Prozesse, die Hitze, Druck und teure Maschinen verwenden, um Materialien herzustellen und zu formen, möglicherweise nicht erforderlich.

„Ein sehr wichtiger Teil dieses Projekts ist, dass Materialwissenschaftler, Chemieingenieure und Robotikingenieure alle beteiligt sind“, sagte Ellison. „Indem wir all unsere unterschiedlichen Erfahrungen zusammengebracht haben, haben wir wirklich etwas Einzigartiges in dieses Projekt eingebracht, und ich bin sicher, keiner von uns hätte es alleine geschafft. Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie die Zusammenarbeit Wissenschaftler in die Lage versetzen kann, wirklich schwierige grundlegende Probleme anzugehen auch eine technologische Auswirkung” .

Die Forschung wurde von der Nationwide Science Basis finanziert.

Neben Ellison und Hausladen gehörten zum Forschungsteam Boran Gao (Postdoctoral Researcher) und Lauren Francis (ausgezeichnete Professorin, School of Science and Engineering) der College of Minnesota Division of Chemical Engineering and Supplies Science; und die Forscher der Fakultät für Maschinenbau der College of Minnesota, Tim Kowalewski (außerordentlicher Professor) und Matthew Kupala (Doktorand).

Video eines weichen Roboters, der wächst und einen gewundenen Pfad navigiert: https://youtu.be/-Ez7m9LO4ZY

Video, das die Idee hinter der pflanzeninspirierten Forschung erklärt: https://youtu.be/8zZ8RivrrWc

Geschichte Quelle:

Materialien Einführung von Universität von Minnesota. Hinweis: Inhalt kann je nach Stil und Länge geändert werden.

#Weiche #Roboter #können #schwer #zugänglichen #Orten #wie #Röhren #oder #menschlichen #Körper #navigieren #ScienceDaily

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *