Twist ที่ได้รับแรงบันดาลใจมาจากชีวภาพในการจัดการหุ่นยนต์

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

เมืองซึคุบะ ญี่ปุ่น 14 พ.ย. 2023 – (ACN Newswire) – แรงยึดเกาะอันละเอียดอ่อนที่ช่วยให้ตุ๊กแกสามารถต้านทานแรงโน้มถ่วง ยึดเกาะผนัง และเดินข้ามเพดานได้สร้างแรงบันดาลใจให้ทีมนักวิจัยในเกาหลีใต้สร้างอุปกรณ์หุ่นยนต์ที่สามารถรับและปล่อยวัสดุที่ละเอียดอ่อนได้โดยไม่เกิดความเสียหาย ทีมงานจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติ Kyungpook และมหาวิทยาลัย Dong-A ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยของพวกเขาใน Science and Technology of Advanced Materials ซึ่งเป็นวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ นักวิจัยหวังว่าจะสามารถประยุกต์ใช้กับการถ่ายโอนวัตถุโดยระบบหุ่นยนต์ได้

โครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์หุ่นยนต์แบบอ่อนที่มีกาวแห้ง

เคล็ดลับที่แห้งแต่เหนียวของเท้าของตุ๊กแกนั้นอยู่ที่การปกคลุมของขนเล็กๆ ที่ทำจากโปรตีนที่เรียกว่าไมโครเซเต ขนเหล่านี้มีความยาวประมาณ 100 ไมโครเมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ไมโครเมตร ผมแต่ละเส้นจะแบ่งออกเป็นหลายกิ่งซึ่งสิ้นสุดด้วยแผ่นสามเหลี่ยมแบนที่เรียกว่าไม้พาย ไม้พายมีขนาดเล็กมากจนโมเลกุลของพวกมันมีปฏิกิริยากับพื้นผิวที่ตุ๊กแกกำลังปีนอยู่ สิ่งนี้ทำให้เกิดแรงดึงดูดที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ เรียกว่าแรงแวนเดอร์วาลส์ พลังนี้แข็งแกร่งพอที่จะยึดตุ๊กแกไว้กับที่

ความสามารถในการยึดเกาะโดยธรรมชาติของตุ๊กแกได้ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยจำนวนมาก และเป็นแรงบันดาลใจในการใช้กลไกการยึดเกาะในวิทยาการหุ่นยนต์ กาวแห้งรูปเห็ดเทียมซึ่งเลียนแบบกลไกนี้ ได้ถูกนำมาใช้เพื่อหยิบวัสดุโดยใช้หุ่นยนต์ อย่างไรก็ตาม แรงที่จำเป็นในการลอกกาวออกจากพื้นผิวของวัสดุอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัสดุเปราะบาง เช่น แก้ว “มีปัญหาในการทำให้กาวหลุดออกได้ง่าย” ซึงฮุนยู ผู้เขียนบทความวิจัยคนแรกอธิบาย “เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังการยึดติดเหล่านี้ในระบบหุ่นยนต์ หุ่นยนต์ไม่เพียงแต่จะสามารถรับวัตถุได้เท่านั้น แต่ยังต้องแยกออกจากวัตถุทันทีเพื่อปล่อยให้วัตถุอยู่ในตำแหน่งที่ต้องการ”

ในการศึกษา ทีมงานได้แก้ไขปัญหาการแยกส่วนนี้โดยใช้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานสุญญากาศ ซึ่งทำจากยางซิลิโคนแบบอ่อน เพื่อที่จะลอกกาวแห้งออกโดยไม่ทำลายวัตถุที่เปราะบางที่กำลังเคลื่อนย้าย จึงได้นำวิธีการลอกแบบใหม่มาใช้ วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการบิดและยกขึ้นเพื่อดึงกาวแห้งออกจากพื้นผิวกระจกโดยไม่ทำให้เกิดความเสียหายใดๆ นักวิจัยพบว่าการเพิ่มการเคลื่อนไหวแบบบิดนี้ทำให้แรงที่ต้องใช้ในการหลุดออกลดลงสิบเท่า ซึ่งอาจมีความสำคัญเมื่อต้องจัดการกับวัสดุที่ละเอียดอ่อน

ในการดำเนินการทดสอบโดยยึดระบบถ่ายโอนเข้ากับแขนหุ่นยนต์ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าสามารถหยิบแผ่นแก้วที่บอบบางจากพื้นผิวที่ลาดเอียง ย้ายไปยังตำแหน่งอื่น และค่อยๆ วางลงโดยไม่ทำให้เกิดความเสียหายใดๆ กับแขนหุ่นยนต์

“เราคาดว่างานวิจัยของเราจะได้รับความสนใจอย่างมากจากอุตสาหกรรม เนื่องจากบริษัทหลายแห่งสนใจอย่างมากในการใช้กาวแห้งสำหรับการติดและการเคลื่อนย้ายส่วนประกอบชั่วคราว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานหุ่นยนต์” Sung Ho Lee หนึ่งในผู้เขียนรายงานการศึกษากล่าว เขาเสริมว่าทีมงานของเขาหวังที่จะทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างการวิจัยและอุตสาหกรรมโดยการประยุกต์ใช้กับการใช้งานทางอุตสาหกรรมจริง และพัฒนาแบบจำลองขั้นสูงเพิ่มเติม

เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุขั้นสูง (STAM)

วารสารการเข้าถึงแบบเปิด STAM ตีพิมพ์บทความวิจัยที่โดดเด่นในทุกแง่มุมของวัสดุศาสตร์ รวมถึงวัสดุที่ใช้งานได้และโครงสร้าง การวิเคราะห์เชิงทฤษฎี และคุณสมบัติของวัสดุ https://www.tandfonline.com/STAM

ข่าวประชาสัมพันธ์เผยแพร่โดย Asia Research News for Science and Technology of Advanced Materials

หัวข้อ: สรุปข่าวประชาสัมพันธ์
ที่มา: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของวัสดุขั้นสูง
ภาค: วิทยาศาสตร์และนาโนเทค
https://www.acnnewswire.com

จาก Asia Corporate News Network