Pozrite si
Inteligentné materiály môžu zmeniť pravidlá hry v mnohých oblastiach. Výskumníci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) vyvinuli metódu 3D tlače materiálov s laditeľnými mechanickými vlastnosťami, ktoré „cítia“, ako sa pohybujú a interagujú s prostredím.
Tieto senzorické štruktúry vznikajú z jedného materiálu, počas jediného chodu na 3D tlačiarni. Vedci do 3D tlačených mriežok začlenili siete vzduchových kanálov do štruktúry počas procesu tlače. Meraním zmien tlaku v týchto kanáloch, keď je materiál stlačený, ohýbaný, alebo naťahovaný, môžu inžinieri získať spätnú väzbu o tom, ako sa materiál hýbe.
Obsah pokračuje pod reklamou
Táto technika by sa mohla použiť na vytvorenie flexibilných mäkkých robotov so zabudovanými senzormi, ktoré im umožnia pochopiť ich polohu a pohyby. Môže sa tiež použiť na výrobu nositeľných inteligentných zariadení, ktoré poskytujú spätnú väzbu o tom, ako sa človek pohybuje, alebo ako interaguje so svojím prostredím.
Vedci z MIT sa zamerali na mriežky, čo je typ materiálu, ktorý má prispôsobiteľné mechanické vlastnosti, založené výlučne na svojej geometrii. Napríklad zmena veľkosti alebo tvaru buniek v mriežke robí materiál viac alebo menej pružným. Integrácia senzorov do nich je však náročná. Keď sú snímače umiestnené na vonkajšej strane, spätná väzba, ktorú poskytujú, je nepresná.
Namiesto toho vedci použili 3D tlač na začlenenie vzduchom naplnených kanálov priamo do vzpier, ktoré tvoria mriežku. Keď sa konštrukcia pohybuje alebo stláča, tieto kanály sa deformujú a objem vzduchu vo vnútri sa mení. Zmena tlaku sa dá merať, čo poskytuje informáciu o tom, ako sa materiál deformuje.
Tieto „fluidné senzory“ zabudované do materiálu ponúkajú výhody oproti konvenčným senzorovým materiálom.
Na základe sľubných výsledkov vedci začlenili senzory do novej triedy materiálov vyvinutých pre motorizované mäkké roboty známe ako „handed shearing auxetics“ (HSA). HSA môžu byť skrútené a natiahnuté súčasne, čo umožňuje ich použitie ako účinné mäkké robotické aktuátory. Ale je ťažké ich „senzorizovať“ kvôli ich zložitým formám.
Pomocou 3D tlačiarne tím z MIT vytvoril mäkkého robota HSA schopného niekoľkých pohybov vrátane ohýbania, krútenia a predlžovania a použili dáta zo senzorov na trénovanie neurónovej siete, ktorá by dokázala presne predpovedať pohyb robota.
Senzorizácia mäkkých robotov pomocou kontinuálnych senzorov podobných koži bola doteraz veľkou výzvou. Podľa výskumného tímu nová metóda otvára robotom dvere pre objavovanie sveta prostredníctvom dotyku.
Nová technológia môže pomôcť aj pri hľadaní nových aplikácií, ako je vytváranie nových rozhraní človek-stroj, alebo mäkkých zariadení, ktoré majú v rámci vnútornej štruktúry snímacie schopnosti. Článok bol publikovaný v magazíne ScienceDaily.
Zdroj