Karakterisering av epoxi-SMP-materialet och SMP-griparen. (A) Demonstration av SMP:s temporära formfixering och permanenta formminneseffekt. (B) Lagringsmodul mot temperatur för SMP-materialet. Infällningar:Förstoring av lagringsmodulen kontra temperatur vid högre temperaturer. (C) Formåtervinningsförhållande för SMP under olika kompressionsförhållanden. (D) Prestanda för SMP under upprepad komprimering. (E) Jämförelse av greppet och kvarvarande krafter som funktioner av grepphastigheterna. Parametrar för mätning av greppkraft:temperatur för inbäddning, 120°C; temperatur för att dra, 30°C; inbäddningsdjup, 3 mm; indragens diameter, 5 mm. (F) Påverkan av inbäddningsvinkeln på greppkraften (temperatur för inbäddning, 120°C; temperatur för att dra, 30°C; indragens diameter, 5 mm; grepphastighet, 100 μm/s). Infällningar visar den underliggande mekanismen för greppet. (I och II) Profilillustrationer som visar konfigurationsutvecklingen av SMP-gripdonet och det inbäddade sfärsystemet under gripprocessen. (III) Kraftdiagram av den inbäddade sfären i vertikal riktning. (G) Temperaturens inverkan på greppkraften. Linjen med röda romber ger greppkraften, medan linjen märkt med blå rutor visar vidhäftningen. Greppkraften erhålls från inbäddnings- och utdragningstesterna (temperatur för inbäddning, 120°C; temperatur för att dra, 30°C; indragens diameter, 5 mm; inbäddningsdjup, 3 mm; grepphastighet, 1000 μm/s), medan vidhäftningsstyrkan under samma separationshastighet (1000 μm/s) erhålls genom dragtester mellan en glasskiva och SMP. Fotokredit:Changhong Linghu, Zhejiang universitet. Kreditera: Vetenskapens framsteg (2020). DOI:10.1126/sciadv.aay5120
Ett team av forskare vid Zhejiang University har skapat en ny robotgripare med hjälp av en formminnespolymer. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , gruppen beskriver materialet, dess användning som gripare, och hur bra det fungerade.
Under de senaste decennierna, Forskare har använt en mängd olika tillvägagångssätt för att ge en robot förmågan att plocka upp och manipulera föremål och att sätta ner dem igen - allt utan att skada föremålet. Många framsteg har gjorts inom robotgripare, främst på grund av framsteg inom mikrochipteknologi, men det finns fortfarande mycket utrymme för förbättringar. En av de största utmaningarna är att utveckla en gripare som kan plocka upp och manipulera föremål av nästan vilken form som helst, olika storlekar, och gjorda av olika material. Att skapa en mänsklig handliknande gripare som kan plocka upp en nål från ett bord, bär ett rått ägg över ett rum eller knyt ett barns band i håret, kräver en mycket sofistikerad gripare och tillhörande programvara. I denna nya ansträngning, forskarna har avskaffat behovet av sofistikering genom att ta ett helt annat tillvägagångssätt.
Tidigare forskning har visat att när vissa polymerer upphettas, de expanderar något och blir mjuka. Forskarna använde båda egenskaperna för att skapa sin nya gripare. De skapade en polymergripare som mjuknar när den värms upp till 45°C och sedan hårdnar igen när den utsätts för 25°C. Dess basform är kubisk (en 3D-rektangel). De fäste sedan griparen på en enkel arm som kunde placera griparen mot en bordsskiva eller lyfta den precis ovanför bordet - tillräckligt för att tillåta placering av olika föremål under.
Testningen involverade att placera ett föremål såsom en liten stålkula under griparen och sedan värma upp hela apparaten i en inneslutning till 45°C. Efter några minuter, polymeren hade mjuknat. Forskarna sänkte sedan griparen till föremålet, tillåta föremålet att omslutas - liknande att sätta en mjukt smörpinne på en gaffel. Temperaturen i inneslutningen sänktes sedan till 25°C. Vid det tillfället, polymeren krympte något, grepp om föremålet när det stelnade. Forskarna lyfte sedan upp griparen och föremålet den höll i. För att ställa tillbaka objektet, forskarna sänkte gripdonet till bordet och höjde temperaturen i höljet till 45°C.
© 2020 Science X Network
