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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
2020-02-08 13:25 浏览:220

  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(NU。S)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。

  Poyenchen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(932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<;Multifunctionalmeta。llickB。one

  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,N、US化学和生物分子项目的博士生Yan。g。Haitao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80。0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,(D,anie,laRus)说:我的梦想是,创造一个机器人,可以自动为你包装杂货。。