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软、轻、效率高、无线通信NUS使用新的金属材料折叠软体机器人

作者:骞胯タ蹇�3 发布日期:2020-03-12 12:30

  50年前,第一个工业机器人手臂Unimate成功地安排了一顿简&#;单的&#;早餐。它成功地交付了、面包、咖啡和香槟。它的动作。看起来无缝,但它的每一个动作都被;仔细考虑。

  虽然今天、的机,器人变得更聪明、更适应,但携带轻便易。碎的物体仍然很困难。机器人;通常只在具有预定形状和位置的结构性环境中工;作。

  近年来,机器人专家一直致力于软机器人的研究和开发,使其灵活,可以捡起任何东西&#;。目前,最先进和灵活的机器人是折纸机器人(折纸机器人),可用于人体药物输送灾难环境中的搜,救任务。用作,人形手,臂。

  折纸机器人具有较高的灵活性,通常由纸、塑料或橡胶制成。为了使机器人更加实&#;用,通常在其顶部安装传感器和&#;其他电子元件,但这使它们看起来更有;空间。然后需要更多的电源来移动。

  现在,新加坡国立大学(NUS)的一!群研究人员已经;开发&#;出一种新的方法,用石墨烯氧化模板制造新的金属材。料。它已经成为软机器人。的新材料。

  在保持传统的纸张和塑料折叠和轻质量的基础上,新材料由金属和燃烧的纸(灰)制成。事实!上,这种材料只有一半&#;的纸张重量,但它、使机器人仍然有能力扭转和折叠,使它更有效。导电机器人可以在没有附加传感器的情况&#;下与操&#;作员或其他机器人进行无线通信。这种!材料可以促进世界各!地对!轻型折纸机器人的尖锐研究。

  P、oyenchen是NUS工程学。院化学和生物分子项目部的助理教授。2017年。,他提出了这种材料的想&#;法,并与团队的其他10名成员一起开发了生产金属的过程。

  研究人员!通过一种名为石墨烯氧化模板合成的新&#;技术来制造这种金属材料。它们先将纤维素纸浸泡在氧化石墨烯溶液中;,然后用白金!和其他金属离子浸泡。然后在摄氏800度。(1472度)的惯性氩中燃烧,然后在摄氏、932度(9!32度)的空气中燃烧。最后,将材料浸泡在高弹性溶液中&#;,使其稳定。

  最终产品为薄0.,09毫米金属-由70%。白金和30!%非晶体,碳(灰)组成;,足以灵活地弯曲和拉伸。其他金属,如黄金和银,也可以使用。

  相关研究论文<;Multifuncti。onalmetallickBone

  研究小组组长芬波-叶恩用一个纤维素模&#;板切割成凤凰城。我们,的研究也受到神秘。生。物的启发,就&#;像凤凰在火和灰中重生一样。。

  在机器人设计中,功率必须来自,更大、更重的电池,这导致了增加重量和功率需求的恶性循环。这就是为什么像。我们这样的研究人员总是想&#;通过制造更轻的机器人来打破循、环,从而降低能源消耗和使用更!少的能源,陈教授说。。

  团队开发的折纸。结构是一种稳定的薄弹性体。该材料可作为机械稳定、柔软、导电的脊柱&#;,使机器人在不需要外部电子设备的情况下具有应,变感和通信能力。

  导电意味着该材料作为其无线天线,使其无法通过外部通信模块与远程操,作员或其他机器人进行通信。这、扩大了折纸机器人的工作范,围。例如,在!高!风险环境(如化学泄漏和火灾)中,,不受束缚的机器人或人造肌肉或机器人手臂。

  我们使用不同的导电材料进行实验。,NU;S化学和生物分子项目的博士生!YangHaitao说;。最后,建立了一个独特的组合;,以实现最佳的复原感和无。线通信能力。因此,我们的发明扩大了用于生产先进机器人的非传统材料库。。

  研究小组还试验了其他金属,如铜,以降低材料的生产成本,使其更有吸引力。研究小组还试图为金属骨架增加更多的功能-一个值得研究的方向是将电化学活性材。料添。加到储能设备中,这样材料本身就是、它的电池。从而!实现了;自。给机器人.

  将驱动传感和通信技能集成到折纸机器人中是可能的。然而,传统!的折纸机器人(如纸和;塑料)缺乏集成和附加功能的设计,、外部电子设备的安装,需&#;要很高的系统集成度。机器人的重量是不可避免的。

  石墨烯氧!化物模板合成技术的开发实现了复杂贵金属折、纸(如PT)的生产,具有较好的变形阻燃性&#;和节能性。可用于制造可重建、顺应性强的金属框架。

  用这种新型金属制成的轻质金属框架至少是传统材料的;三倍。同时,新材料机器人工。作更快,能耗仅为、原70%。该新材料还具有防;火性能,适用于在恶劣环境下工作的机器人。新材料可在800摄氏度或1472华氏度下燃烧5!分、钟。

  此外,导电材料具有地热和加热的能力-通过该材料发送电压来加!热它-这有助于防止机器人在寒;冷的环境中工作时的冰损坏。这些功能有助于创建轻便灵活的搜索和救援机器人&#;,使他们能够进入危险区域并实时反馈和通信。

  这些特性使新材料成为灵活、轻盈的假肢!的唯一选择,而假肢比传统的假肢轻60%。这种假肢可以为用户提供实时应变、反愧弯曲和更好的控制和即时信息-所有这些都不&#;需要外部传感&#;器。否!则,它将增加假肢的不必要重量。

  今年三月。哈佛大学(Harvard,)和麻省理工学院(麻;省理工学院)它可以用柔软的折纸捕捉各种物体,包括玻璃和水果。传骞胯タ蹇�3统的机、械手用僵硬、的手指损坏物体。

  四肢夹持器。由三个部分组成:基于折纸的框架结构密、封壳体和连、接器。团队使用机械橡胶模具和特殊的热、收缩塑料-这种塑料可以在高温下自动折叠。

  夹、持器可以抓住和提升70%直径的物体,这样夹持器就可以在不损坏的情况下捡起和保持各种软食物。它还能捡起一个重达4;磅以上的瓶子。同时,很难考虑到软机器人的灵活性!和足够的力量。

  但是夹具&#;的形状使它更难抓住三明治或一&#;本书等飞机。机器人四肢的创建者之&#;一丹尼拉·鲁斯(DanielaR!us)说:我的梦想是创造一个机器人,可以自动为你包装杂货!。。