透明,基于凝胶的机器人可以抓放活鱼



在bt365手机的工程师们制造该举动时水进出其中被泵送透明,基于凝胶的机器人。该机器人可以执行许多快速,有力的任务,包括踢球的水下,并抓取和释放活鱼。

该机器人是由完全水凝胶 - 一个艰难的,橡胶,这是由主要成分是水几乎是透明的材料。每个机器人是中空的,精确设计的水凝胶的结构,连接到橡胶管的集合。当研究人员抽水入水凝胶机器人,结构迅速膨胀的方向,使该机器人卷起或伸出。

球队塑成几个水凝胶的机器人,包括鳍状结构,其翼片来回铰接附加物,使蹬动作,和柔软的手形机器人,可以挤压和放松。

因为机器人都搭载和几乎完全的水制成,它们具有相似的视觉和听觉性质的水。研究人员提出,这些机器人,如果专门为水下应用,可能是几乎看不见。

该小组,由宣赵,机械工程和bt365手机土木与环境工程和研究生hyunwoo议员副教授的带领下,目前正在寻找适应于医疗应用水凝胶的机器人。

“水凝胶是软的,潮湿的,生物相容性,并能与人体器官更友好的界面,”赵说。 “我们正积极与医疗集团合作,该系统分为软操纵诸如水凝胶的手,“这有可能申请更多的温和操作,以便在外科手术组织和器官的翻译。”

赵和议员在本周公布其结果在该杂志 自然通讯。他们的共同作者包括bt365手机的研究生少汀林楚马,博士后马赫迪takaffoli和机械工程尼古拉斯x的副教授。芳。

机器人食谱

在过去的五年中,赵的研究小组已经发展了水凝胶“食谱”,混合聚合物和水的解决方案,并使用他们发明制造坚韧而又高度延展性材料技术。他们还开发的方法来粘合这些水凝胶的各种表面,如玻璃,金属,陶瓷,和橡胶,创建抗蚀剂剥离极其强键。

该团队意识到,这种耐用,灵活,较强粘合性水凝胶可能是在软机器人使用的理想材料。许多团体已经从像硅酮橡胶设计软机器人,但赵指出,这种材料不是生物相容水凝胶。水凝胶大多是由水组成的,他说,他们自然更安全地使用生物医学设置。而有的则试图时尚机器人出来的水凝胶,其解决方案已导致脆,相对固定材料裂纹或重复使用爆裂。

相比之下,赵的研究小组发现其配方靠在自己很好的软机器人。

“我们没有想到这样的[软机器人]项目的最初,但意识到也许我们的专业知识可以是翻译这些果冻作为强大的驱动器和机器人的结构是至关重要的,”议员说。

快速和有力的

运用他们的水凝胶材料软机器人,研究人员首先看了动物世界。他们集中在特定的柳叶状幼体,或玻璃鳗 - 微小的,透明的,水凝胶状的鳗鱼幼虫孵化在海洋中,并最终迁移到它们的自然栖息地的河流。

“这是非常长的旅行,并没有保护手段,”议员说。 “看来他们试图进化成透明形式作为有效的伪装战术。我们想达到的透明度,力量和速度的类似的水平。”

这样做,提问及昭使用3-d印刷和激光切割技术来打印其水凝胶配方到机器人的结构和其它中空单元,其结合至连接到外部泵小的橡胶管。

来致动,或移动,该结构中,小组利用注射泵通过中空结构,以注入水,使它们能够迅速地卷曲或拉伸,这取决于机器人的整体结构图。

提问及昭发现,通过泵送水,它们可以产生快速,有力的反应,从而使水凝胶机器人以产生在一秒钟内的力几牛顿。为视角,其他研究人员通过简单的渗透激活类似凝胶的机器人,让水自然地渗入到结构 - 即在几分钟或几小时创建毫部队一个缓慢的过程。

捕捉和释放

在使用多个水凝胶机器人设计的实验中,研究小组发现的结构是能够经受反复使用多达1000次的无破裂或撕裂。他们还发现,每一个设计,放置在水下对彩色背景,出现了几乎全部的伪装。组测量的水凝胶机器人的声学和光学性质,并且发现它们是几乎等于水,不像橡胶等通常使用的材料中的软机器人。

在该技术的一个引人注目的例子,该团队制作的手像机器人抓持和卖出它的“手指”,使手打开和关闭抽水。研究人员淹没夹具与金鱼罐,并表明,随着鱼群过去,夹持器是强大和足够快的紧密围绕鱼。

“[机器人]几乎是透明的,很难看到,”赵说。 “当你释放的鱼,这是相当高兴,因为[机器人]是软的,不损伤鱼。想象一个硬机器人手可能会压扁的鱼“。

接下来,研究人员计划,以确定水凝胶机器人技术的具体应用,以及量身定制的食谱特定用途。例如,医疗应用可能不需要完全透明的结构,而其他应用程序可能需要一个机器人的某些部分是硬的比其他。

“我们要找出一个现实的应用和优化的材料实现的东西有影响力,”议员说。 “据我们所知,这是水凝胶基于压力的acutuation的第一个示范。我们现在折腾这个概念出来作为一个开放的问题,说,“让我们玩这个。””

这项研究得到了支持,部分由海军研究,bt365手机士兵纳米技术,以及美国国家科学基金会的办公室。