Dansande fjärilsrobotar på trädgren. Fjärilarna kan fladda med vingarna efter applicering av 2 volt växelströmssignal med en frekvens på 0,2 Hertz. Upphovsman:Umrao et al., Sci. Robot. 4, eaaw7797 (2019)
Att bära en blomsterbrosch som blommar framför dina ögon låter som magi. KAIST -forskare har gjort det verkligt med robotmuskler.
Forskare har utvecklat en ultratunn, konstgjorda muskler för mjuk robotik. Framstegen, nyligen rapporterat i tidningen Science Robotics , demonstrerades med en robotblommande blombrosch, dansande robotfjärilar och fladdrande trädblad på ett kinetiskt konstverk.
Robotekvivalenten för en muskel som kan röra sig kallas en ställdon. Ställdonet expanderar, drar ihop sig eller roterar som muskelfibrer med hjälp av en stimulans som elektricitet. Ingenjörer runt om i världen strävar efter att utveckla mer dynamiska ställdon som reagerar snabbt, kan böja utan att gå sönder, och är mycket hållbara. Mjuk, robotmuskler kan ha en mängd olika tillämpningar, från bärbar elektronik till avancerad protetik.
Teamet från KAISTs Creative Research Initiative Center for Functionally Antagonistic Nano-Engineering utvecklade en mycket tunn, mottaglig, flexibel och hållbar konstgjord muskel. Ställdonet ser ut som en smal pappersremsa ungefär en tum lång. De använde en viss typ av material som heter MXene, som är en klass av föreningar som bara har några få atomer tjocka skikt.
Jämförelse av äkta Narcissusblomma (överst) och konstgjord muskelbaserad Narcissusblommarobot (nederst) i olika stadier av blomningen. Upphovsman:Umrao et al., Sci. Robot. 4, eaaw7797 (2019)
Tvärsnitts elektronmikroskopi av MXene och PEDOT:PSS-material. Upphovsman:Umrao et al., Sci. Robot. 4, eaaw7797 (2019)
Deras valda MXene -material (Ti 3 C 2 T x ) är gjord av tunna lager av titan och kolföreningar. Det var inte flexibelt i sig; materialskivor skulle flaga av ställdonet när de böjs i en slinga. Det förändrades när MXene var "joniskt tvärbunden" - kopplad genom en jonbindning - till en syntetisk polymer. Kombinationen av material gjorde ställdonet flexibelt, samtidigt som styrkan och konduktiviteten bibehålls, vilket är avgörande för rörelser som drivs av el.
Deras speciella kombination presterade bättre än andra rapporterade. Deras ställdon reagerade mycket snabbt på låg spänning, och varade i mer än fem timmar i rörelse kontinuerligt.
För att bevisa att den lilla robotmuskeln fungerar, laget införlivade ställdonet i bärbar konst:en origamiinspirerad brosch efterliknar hur en narcissblomma utvecklar sina kronblad när en liten mängd elektricitet appliceras. De designade också robotfjärilar som rör sina vingar upp och ner, och fick löven på en trädskulptur att fladdra.
"Bärbar robotik och kinetisk konst visar hur robotmuskler kan ha roliga och vackra applikationer, "sa Il-Kwon Åh, huvudförfattare och professor i maskinteknik. "Det visar också den enorma potentialen för små, konstgjorda muskler för en mängd olika användningsområden, såsom haptiska återkopplingssystem och aktiva biomedicinska enheter. "
Teamet planerar nästa att undersöka mer praktiska tillämpningar av MXene-baserade mjuka ställdon och andra tekniska tillämpningar av MXene 2D nanomaterial.
