به نقل از «آنا»

تحول صنعت رباتیک انعطاف پذیر با جوهر پلیمری نرم اما محکم

تاریخ انتشار: ۳ اردیبهشت ۱۴۰۳ | کد خبر: ۴۰۱۷۲۱۰۴

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، ساخت ربات‌های نرم و سبک وزن یا دستگاه‌های پوشیدنی که عملکرد آنها را به خطر نیندازد از مدت‌ها پیش چالش دانشمندان قلمداد می‌شده است.

استفاده از مواد سنگین نه تنها به انرژی بیشتری برای جابه‌جایی نیاز دارد، بلکه باعث ایجاد ناراحتی به خصوص در پوشیدنی‌ها یا پروتز‌ها می‌شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

الاستومر‌ها به عنوان یک ماده محبوب برای چنین کاربرد‌هایی ظاهر شده اند. درواقع، پلیمر‌های مصنوعی با طیف وسیعی از خواص مکانیکی از سفت تا قابلیت ارتجاعی هستند. با این حال، ساخت پلیمر‌هایی که بتوانند به ساختار‌های پیچیده سه بعدی با سفتی متغیر تبدیل شوند، تا کنون محقق نشده بود.

اکنون محققان دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) از این الاستومور‌ها برای چاپ نمونه اولیه «انگشت» استفاده کردند که با «استخوان» سفت و سخت و با «گوشت» انعطاف پذیر احاطه شده است.

«استر امستاد» «Esther Amstad» رئیس آزمایشگاه مواد نرم در دانشکده مهندسیپلی تکنیک فدرال لوزان و مجری این پژوهش گفت: الاستومر‌ها معمولا به گونه‌ایقالب گیری می‌شوند که ترکیب آنها را نمی‌توان در هر سه بعد در مقیاس‌های کوتاه تغییر داد.

برای غلبه بر این مشکل، ما DNGE‌ها را توسعه دادیم: الاستومر‌های دانه‌ای دو شبکه‌ای قابل چاپ سه بعدی که می‌توانند خواص مکانیکی خود را به میزان بی سابقه‌ای تغییر دهند.
این محققان از DNGE برای چاپ نمونه اولیهیک «انگشت» استفاده کردند که با «استخوان» سفت و سخت احاطه شده است.

دستاوردی که قابلیت ساخت دستگاه هاییرا دارد که به اندازه کافی انعطاف پذیر باشند تا خم شوند و کشش پیدا کنند و در عین حال به اندازه کافی محکم برای دستکاری اشیا باقی بمانند.

محققان دو شبکه الاستومری را مهندسی کردند که در آن ریزذرات الاستومری تولید شده از قطره‌های امولسیون روغن در آب، در محلول پیش ساز قرار می‌گیرند. این شبکه ها، ترکیبات الاستومری را جذب کرده و متورم می‌شوند.

سپس از ریزذرات متورم شده برای ساخت جوهر قابل چاپ سه بعدی استفاده کرده و آن را برای ایجاد ساختار مورد نظر در یک چاپگر زیستی بارگذاری کردند.

پیش ساز در ساختار چاپ سه بعدی پلیمریزه شده و شبکه الاستومری دوم را ایجاد می‌کند. این شبکه دوم کل شی را سفت می‌کند.

در حالی که ترکیب شبکه اول، سفتی سازه را تعیین می‌کند، شبکه دوم کل جسم را محکم و سخت میسازد. این دو شبکه را می‌توان به طور مستقل تنظیم کرد تا ترکیبی از سختی، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی به دست آید.

علاوه بر این، استفاده از الاستومر‌ها بر روی هیدروژل‌ها این مزیتایجاد ساختار‌های بدون آب و پایدارتر در طول زمان را فراهم می‌کند.

برای تکمیل آن، DNGE‌ها را می‌توان با استفاده از چاپگر‌های سه بعدی موجود در بازار چاپ کرد. ارزش این رویکرددر این است که هر کسی که یک چاپگر زیستی استاندارد دارد می‌تواند از آن استفاده کند.

برنامه‌های کاربردی بالقوه و چشم انداز‌ها

توسعه DNGE‌ها راه را برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی بالقوه را باز می‌کند. یکی از امیدوارکننده‌ترین کاربرد‌ها در زمینه توانبخشی با هدایت حرکتی است.

در چنین مواردی، توانایی پشتیبانی از حرکت در یک جهت و محدود کردن آن در جهت دیگر می‌تواند بسیار مفید باشد.

فناوری DNGE همچنین می‌تواند در پروتز‌ها و راهنمای حرکت برای کمک به جراحان استفاده شود. علاوه بر این، با امکان سنجش حرکات از راه دور می‌تواند در مناطقی مانند برداشت محصول به کمک ربات‌ها یا اکتشاف زیر آب، بسیار ارزشمند باشد.

این دانشمندان بر روی گام‌های بعدی به سمت توسعه چنین برنامه‌هایی با ادغام عناصر فعال مانند مواد پاسخگو و اتصالات الکتریکی در ساختار‌های DNGE کار می‌کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Advanced Materials منتشر شده است.

انتهای پیام/

منبع: آنا

کلیدواژه: دانشمندان خارجی پلیمر تیم رباتیک الاستومر ها سه بعدی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت ana.press دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «آنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۴۰۱۷۲۱۰۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

شباهت بی‌نظیر زنبور رباتیک به زنبور واقعی

زنبور رباتیک بیونیک‌بی (BionicBee) با وزن ۱.۱۹ اونس (۳۴ گرم) و طول ۸.۶ اینچ (۲۲ سانتی متر)، کوچکترین شی پرنده از شبکه آموزش بیونیک را نشان می‌دهد.

به گزارش ایسنا، فستو (Festo)، استاد توسعه اشیاء پرنده بیونیک، از زنبور‌های رباتیک فوق سبک و با ظرافت طراحی شده رونمایی کرد.

این ربات کوچک بیونیک‌بی (BionicBee) نام دارد و بخشی از شبکه یادگیری بیونیک شرکت اتوماسیون آلمان است. این شرکت به توسعه محصولات الهام گرفته از طبیعت شناخته شده است.

این زنبور‌ها می‌توانند به صورت کاملا مستقل با تعداد بالا به عنوان بخشی از یک گروه پرواز کنند. ساختار سبک وزن ثابت بیونیک‌بی مانور و مدت زمان پرواز خوبی را ارائه می‌دهد. در توسعه بیونیک‌بی مهندسان از پروژه‌های قبلی بهره بردند. آن‌ها پیش از این ربات‌هایی را به نمایش گذاشته بودند که از پرستو‌ها و سنجاقک‌ها الگوبرداری شده بودند.

طراحی مولد

این اولین بار است که توسعه‌دهندگان از روش طراحی مولد استفاده می‌کنند. با توجه به چند پارامتر، یک نرم افزار بهترین ساختار را بر اساس اصول طراحی خاص تعیین می‌کند. این روش از کمترین مقدار مواد مورد نیاز برای تولید پایدارترین طرح قابل تصور استفاده می‌کند.

به گفته این شرکت، طراحی سبک وزن آن برای زمان‌های طولانی پرواز و مانور عالی ضروری است. تعامل هوشمند بین موتور‌ها و مکانیک به این معنی است که برای مثال، فرکانس ضربان بال را می‌توان به طور دقیق برای مانور‌های مختلف تنظیم کرد. فرکانس ضربان بال مگس‌های زنبور مصنوعی بین ۱۵ تا ۲۰ هرتز است. بال‌ها با زاویه ۱۸۰ درجه به جلو و عقب حرکت می‌کنند.

فناوری پرواز دقیق

با توجه به ماهیت دست ساز هر زنبور، حتی کوچکترین تغییرات در تولید می‌تواند بر الگو‌های پرواز تأثیر بگذارد. به همین دلیل، زنبور‌ها همچنین دارای یک ویژگی کالیبراسیون خودکار هستند که به هر زنبور اجازه می‌دهد تا پارامتر‌های کنترل کننده بهینه خود را پس از یک پرواز آزمایشی کوتاه شناسایی کنند.