Roboty možno raz budú mať tvrdé, no zároveň jemné drevené prsty
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 22. 8. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
V posledných rokoch sa drevo začalo používať pri konštrukcii tradične nedrevených vecí, ako sú napríklad tranzistory, bicykle či drony. Teraz vedci použili tieto materiály na vytvorenie robotického uchopovadla, ktoré sa vyznačuje zaujímavými schopnosťami.
Zvyčajne si konštruktéri robotov musia vybrať medzi uchopovadlami z mäkkej gumy alebo z tvrdého kovu. Prvé sú dobré na uchopenie krehkých predmetov bez toho, aby ich rozbili, ale roztopia sa, ak budú vystavené vysokým teplotám. Tie druhé sú oveľa odolnejšie voči teplu, ale nemajú obzvlášť jemný dotyk.
Pod vedením doc. Tan Swee Chinga, výskumníci z Národnej univerzity v Singapure, v spolupráci s kolegami z Čínskej severovýchodnej univerzity Forest, sa rozhodli spojiť najlepšie vlastnosti oboch svetov. A to s použitím dreva.
Vedci začali s pásikmi kanadského javora s hrúbkou 0,5 mm, ktoré ošetrili chloridom sodným, aby odstránili všetok lignín, čo je organický polymér, ktorý tvorí veľkú časť bunkových stien dreva. Potom vyplnili póry, ktoré zanechal chýbajúci lignín, polymérom známym ako polypyrol, ktorý dobre absorbuje teplo a svetlo.
Ďalej sa na jednu stranu každého pásika naniesla vrstva gélu na báze niklu absorbujúceho vodné pary, zatiaľ čo na druhú stranu sa naniesla hydrofóbna (vodu odpudzujúca) fólia. Nakoniec boli pásiky umiestnené do vyhrievaných foriem a tvarované do zakrivených „prstov“. Tieto prsty boli potom integrované do robotickej ruky, známej ako uchopovadlo.
Keď boli drevené robotické prsty prívesky umiestnené v prostredí s relatívnou vlhkosťou 95 %, gél na ich spodnej strane sa roztiahol, pretože absorboval vodnú paru, čo spôsobilo ich ohýbanie smerom von. Keď boli umiestnené v prostredí vyhriatom na viac ako 70 ºC, voda sa z gélu vyparila. To spôsobilo jeho zmrštenie, čo následne spôsobilo uzavretie prstov dovnútra. Rovnako tak, keď sa gél zahrial vystavením silnému zdroju svetla, scvrkol sa a spôsobilo to zovretie prstov.
Aj keď by sa pásiky v určitom bode pravdepodobne vznietili, dokázali zdvihnúť 200-gramové závažie pri teplote okolia až 170 °C bez toho, aby zhoreli.
„Náš drevený robotický uchopovač sa môže spontánne natiahnuť a ohnúť v reakcii na vlhkosť, tepelnú a svetelnú stimuláciu,“ povedal Ching. „Má tiež dobré mechanické vlastnosti, je schopný vykonávať komplexnú deformáciu, má široký rozsah pracovných teplôt, nízke výrobné náklady a je biokompatibilný. Tieto jedinečné vlastnosti ho odlišujú od bežných alternatív“.
Samozrejme, niekto by sa mohol čudovať, ako sa dá uchopovač prinútiť otvárať a zatvárať na príkaz, namiesto toho, aby len nekontrolovateľne reagoval na svoje prostredie.
„Uchopenie a uvoľnenie drevených robotických uchopovačov je možné dosiahnuť navrhnutím niektorých zariadení a pomocných zariadení,“ povedal Ching. „Napríklad, niektoré drôty môžu byť pridané do dreva na dokončenie ohýbania pod vonkajším napätím, aby sa drôty zahriali; alebo je možné umiestniť vyhrievaciu platňu v blízkosti dreveného uchopovadla, aby sa prinútilo k ohýbaniu; laserová / žiarivková lampa sa môže možno použiť aj na ožarovanie povrchu dreva, aby sa vytvorilo teplo na ovládanie ohýbania a uchopenia; môžeme tiež rozprašovať vodu okolo / na povrch dreva tak, aby sa natiahlo na uvoľnenie predmetu“.
Výskum je opísaný v článku, ktorý bol nedávno publikovaný v magazíne Advanced Materials.
