Інтелектуальні машини

Новий матеріал для роботів-орігамі

Фото: news.nus.edu.sg

«Роботи-орігамі» – сучасні м’які і гнучкі пристрої. В даний час тестуються для використання в медицині, пошуково-рятувальних операціях і розробці більш великих роботизованих пристроїв. Для забезпечення гнучкості їх часто виготовляють із пластику або гуми, а щоб конструкція не втрачала функціональності, всі давачі, що проводять електрику, розміщують зверху. Це збільшує масу пристроїв.

Дослідники Національного університету Сінгапуру (NUS) розробили новий метод створення матеріалу на основі металу для використання в м’яких роботів.
Комбінуючи платину з золою, дослідники отримали принципово новий матеріал з унікальними властивостями: він одночасно має якості паперу, пластику та гуми, до того ж він набагато легше паперу і більш енергоефективний.

На думку дослідників, розробку можна використовувати для створення гнучких і легких протезних кінцівок, в середньому на 60% легших, ніж аналоги. Такі протези будуть здатні передавати силу натягу, користувач зрозуміє, наскільки розігнута рука або нога.

Металевий сплав в три рази легший, ніж звичайні матеріали для виготовлення роботів-орігамі. Енергоефективність дозволяє таким роботам використовувати на 30% менше електроенергії. Новий матеріал вогнестійкий, тому цілком придатний для конструювання пристроїв, що працюють в суворих середовищах (він витримує температуру 800 °C до 5 хвилин). Крім того, провідний матеріал має можливість геотермального нагріву за вимогою – передача напруги через матеріал викликає його нагрівання, отже, мінімізує ушкодження від обмерзання, коли конструкція функціонує при мінусових температурах.

Сплав розроблений методом «шаблонного синтезу із застосуванням оксиду графену». Для цього целюлозний папір замочується в розчині оксиду графену, а потім занурюється в розчин з іонів металу, в даному випадку платини. Потім сировина спалюється в інертному газі аргоні при 800 °С, а потім ще раз обробляється при 500 °С з подачею повітря. Кінцевий продукт являє собою шар тонкого металу товщиною 0,09 мм, на 70% складається з платини, а на 30% – з аморфного вуглецю (золи). Матеріал згинається, розтягується і складається. Крім платини в сплаві можна використовувати срібло або золото. Експеримент показав, що за рахунок прводильних якостей матеріал виконує функцію стабільного м’якого провідника: так роботи визначають ступінь тиску, напруги та інші впливи ззовні без необхідності підключати зовнішню електроніку. Сплав працює як бездротова антена, а робот, покритий їм, підтримує зв’язок з іншими машинами або оператором без використання зовнішніх комунікаційних модулів. Сфера застосування роботів-орігамі: робота в умовах підвищеної небезпеки, наприклад, розливи хімікатів і пожежонебезпечні ситуації, а також функціонування в якості штучних м’язів або гуманоїдних роботизованих рук. У майбутньому вчені мають намір застосувати електрохімічні активні матеріали для виготовлення пристроїв накопичення енергії прямо на міні-роботів – таким способом вони отримають автономне живлення.