Et bio-inspireret twist på robothåndtering

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

TSUKUBA, Japan, 14. november 2023 – (ACN Newswire) – De subtile klæbende kræfter, der gør det muligt for gekkoer at tilsyneladende trodse tyngdekraften, klamre sig til vægge og gå hen over lofter, har inspireret et team af forskere i Sydkorea til at bygge en robot-enhed, der kan opsamle og frigive sarte materialer uden skader. Holdet, baseret på Kyungpook National University og Dong-A University, har offentliggjort deres forskningsarbejde i Science and Technology of Advanced Materials, et internationalt videnskabeligt tidsskrift. Forskerne håber, at det kan anvendes til overførsel af objekter med robotsystemer.

Strukturen og driften af den bløde robotanordning med tørt klæbemiddel.

Den tørre, men klæbrige hemmelighed bag en gekkofod ligger i dens belægning af små hår - lavet af protein - kaldet micro setae. Disse hår er omkring 100 mikrometer lange og 5 mikrometer i diameter. Hvert hår opdeles i et antal grene, der ender i flade trekantede puder kaldet spatler. Spatlerne er så små, at deres molekyler interagerer med molekylerne på overfladen, gekkoen klatrer op på. Dette skaber svage tiltrækningskræfter mellem disse molekyler, kendt som van der Waals kraft. Denne kraft er stærk nok til at holde gekkoen på plads.

Gekkoens medfødte klæbeevne har tiltrukket mange forskeres opmærksomhed og har inspireret brugen af dens vedhæftningsmekanisme i robotteknologi. Et kunstigt, svampeformet tørt klæbemiddel, der efterligner denne mekanisme, er blevet brugt til at opsamle materialer med robotter. Imidlertid kan den kraft, der er nødvendig for at løsne klæbemidlet fra materialets overflade, føre til skader, især hvis materialet er skrøbeligt, såsom glas. "Der har været problemer med at få klæbemidlet til at løsne let," forklarede Seung Hoon Yoo, førsteforfatter til forskningsartiklen. "For at udnytte disse klæbende kræfter i robotsystemer er det bydende nødvendigt, at robotten ikke kun kan opfange en genstand, men også let kan løsne sig fra den for at efterlade genstanden på dens ønskede placering."

I deres undersøgelse løste holdet dette løsrivelsesproblem ved at bruge en vakuumdrevet enhed, lavet af blødt silikonegummi. For at løsne det tørre klæbemiddel uden at beskadige den skrøbelige genstand, der flyttes, blev der introduceret en ny løsgørelsesmetode. Denne metode involverer en vride- og løftebevægelse, der trækker det tørre klæbemiddel af glasoverfladen uden at forårsage skade på den. Forskerne fandt ud af, at tilføjelsen af denne vridende bevægelse forårsagede en ti gange reduktion i den kraft, der kræves til løsrivelse, hvilket kunne være afgørende ved håndtering af sarte materialer.

Ved at udføre tests, hvor deres overførselssystem var fastgjort til en robotarm, viste forskerne, at det kunne opfange en delikat glasskive fra en skrånende overflade, flytte den til et andet sted og forsigtigt sætte den ned uden at forårsage skade på den.

"Vi forventer, at vores forskning vil tiltrække betydelig interesse fra industrien, da mange virksomheder er meget interesserede i at bruge tørre klæbemidler til midlertidig fastgørelse og bevægelse af komponenter, især i robotapplikationer," sagde Sung Ho Lee, en af undersøgelsens forfattere. Han tilføjede, at hans team håber at fungere som en bro mellem forskning og industri ved at anvende det til rigtige industrielle applikationer og udvikle mere avancerede modeller.

Om videnskab og teknologi for avancerede materialer (STAM)

Open access tidsskrift STAM udgiver fremragende forskningsartikler på tværs af alle aspekter af materialevidenskab, herunder funktionelle og strukturelle materialer, teoretiske analyser og materialers egenskaber. https://www.tandfonline.com/STAM

Pressemeddelelse distribueret af Asia Research News for Science and Technology of Advanced Materials.

Emne: Pressemeddelelsesoversigt
Kilde: Videnskab og teknologi af avancerede materialer
Sektorer: Videnskab og nanoteknologi
https://www.acnnewswire.com

Fra Asia Corporate News Network