Nowy materiał do chwytania dla robotów

fot. pixabay

Naukowcy opracowali nową metodę tkania elastycznych włókien, które można kontrolować za pomocą pól magnetycznych. Powstałą z nich tkaninę można wykorzystać nie tylko w chwytakach robotów, ale także w szeregu innych aplikacji. Należą do nich rękawice zapewniające realistyczny dotyk w rzeczywistości wirtualnej oraz oddychające tkaniny.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature badacze szczegółowo opisują, jak stworzyli inteligentną tkaninę, która może się zginać, usztywniać lub zmieniać teksturę powierzchni na żądanie.

Najpierw zespół zmieszał drobne, miękkie cząsteczki magnetyczne (żelazo karbonylowe) z niezwykle cienkimi i elastycznymi włóknami z polimeru LDPE. Aby sprostać wyzwaniu, jakim jest stworzenie włókna, które jest jednocześnie cienkie i wypełnione materiałami magnetycznymi, naukowcy zastosowali proces zwany przędzeniem ze stopu. Ta szybka technika pozwoliła im stworzyć włókna o średnicy zaledwie 57 mikrometrów.

Kolejny etap polegał na skręceniu siedmiu włókien w helisę. Tak ukształtowana przędza może reagować na pole magnetyczne pochodzące z dowolnego kierunku. To właśnie wyróżnia opartą o nią tkaninę spośród innych inteligentnych materiałów. Zamiast ograniczać się do prostych reakcji w odpowiedzi na sterowanie skalarne, helisa zapewnia materiałowi kontrolę kierunkową. Oznacza to, że może on reagować na siłę i kierunek pola magnetycznego, co umożliwia realizację bardziej zaawansowanych ruchów.

Badacze stworzyli z przędzy dwa rodzaje tkanin: materiał tkany, który najlepiej nadaje się do zginania i rozciągania, oraz tkaninę z ciętym włosiem, która wygląda i w dotyku przypomina miękką szczotkę. Z tkanego materiału stworzyli rodzaj łatki, która automatycznie otwiera i zamyka maleńkie szczeliny wentylacyjne w odpowiedzi na cykliczne włączanie i wyłączanie pola magnetycznego. Może to być wykorzystane do natychmiastowego odprowadzania potu i ciepła. Z przędzy z ciętego włosia zbudowali natomiast miękki chwytak dla robota. Z racji tego, iż tysiące włókien magnetycznych może indywidualnie usztywniać się i formować wokół przedmiotów, taki chwytak umożliwia robotom bezpieczne podnoszenie delikatnych obiektów.

Naukowcy stworzyli również rękawicę haptyczną do pracy w wirtualnej rzeczywistości. Gdy wirtualny przedmiot jest chwytany, zdalne pole magnetyczne usztywnia włókna lub dociska je do skóry, symulując rzeczywiste doznania dotykowe.

Kolejnym zadaniem, które stawia przed sobą zespół, jest udoskonalenie materiałów do użytku komercyjnego, zapewniając im tym samym trwałość i bezpieczeństwo, tak aby ich noszenie było wygodne i możliwe w codziennym użytkowaniu.

(rr)