Группа инженеров-исследователей сделала значительный шаг вперед в разработке так называемых мягких роботов, используя для этого магнитные поля, чтобы удаленно управлять микрочастицами цепочек, встроенных в мягкие робототехнические устройства.
Исследователи уже создали несколько устройств, которые используют новую технологию.
«Поместив эти самособирающиеся цепи в мягкие роботы, мы можем заставить их выполнять более сложные функции, сохраняя при этом относительную простоту конструкции, — говорит Джо Трейси, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Университете штата Северной Каролины. — Среди возможных применений этих устройств могут быть дистанционно управляемые насосы для доставки лекарственных препаратов и дистанционно развертываемые структуры».
Новый метод основывается на предыдущей работе Трейси и Орлин Велев из штата Северная Каролина в области самосборки композитов, приводимых в действие магнитным методом.
Для нового исследования ученые ввели микрочастицы железа в полимерную жидкую смесь и затем внесли ее в магнитное поле, чтобы выстроить микрочастицы в форме параллельных цепей. Затем смесь была высушена, оставив эластичную полимерную тонкую пленку, с внедренными выровненными в цепочках магнитными частицами.
«Эти цепи позволяют нам удаленно манипулировать полимером в составе мягкого робота, контролируемого магнитным поле, которое воздействует на цепи из магнитных частиц», — говорит Трейси.
В частности, направление магнитного поля и его сила могут быть изменены. Цепочки из микрочастиц железа реагируют, совмещая себя и окружающий полимер в направлении приложенного магнитного поля.
Используя эту технологию, исследователи создали три вида мягких роботов. Одно устройство представляет собой рычаг, который может поднять груз в 50 раз больше своего собственного веса. Второе устройство в виде гармошки расширяется и сжимается, имитируя поведение мышцы. Третье устройство представляет собой трубку, которая предназначена для работы в качестве перистальтического насоса – сжатый участок перемещается по всей длине трубки, так же, как это происходит при выдавливании последней порции зубной пасты из тюбика.
Сейчас мы занимаемся совершенствованием систем управления и питания этих устройств, чтобы расширить возможности мягкой робототехники, говорит Трейси.
