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软自愈材料机器人SHERO

作者:发布时间:2019-10-09 11:49

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若是我们对机械人有一点认识的话,那就是我们知道它们会坏的。它们一向会显现问题。软件坏了。硬件坏了。你认为永远,永远都弗成能会坏的零件坏掉的时候,你必需试着领导师注释究竟发生了什么,他一向站在那边看着你的机械人失败,然后再整夜的熬夜修复那些本不应严重损坏的器材。


固然这个中的大部门只是机械人的一个根基特征,但欧盟委员会正在帮助一个名为SHERO的项目,试图解决机械人蒙受的物理损坏。


SHERO是一个为期三年、耗资300万欧元的合作项目,由布鲁塞尔大学、剑桥大学、巴黎大学物理与工业学院和瑞士联邦材料科学与手艺实验室配合完成。正如SHERO这个名字所暗示的,这个项目的方针是斥地出可以完全从机械人在平常把持中或者蒙受的各类危险中恢复过来的软材料,以及偶然发生的更为极端的事变。


大多数材料,稀奇是软性材料,不管是用强力胶照样胶带,都是能够固定的。但修复器材需要人类首先识别出它们何时损坏,然后执行潜在的花样、劳动、时间和金钱密集型义务。SHERO的软材料最终将使整个过程具有自立性,使机械人可以自我识别伤害并自行起头治疗。



自愈材料的工作道理

这些自愈材料所能做的真是太神奇了。研究人员实际上正在斥地两种分歧的类型,第一种是在内部或外部应用热量时自行愈合,这就能够在必然水平上掌握愈合过程的起头时间和体式。例如,若是机械人正在处理脏器材,你会进展在治愈它之前把它清理清洁,如许污垢就不会嵌入材估中。这或者意味着机械人要么把本身带到一个加热站,要么它能够激活某种嵌入式加热机制,使本身加倍自给自足。


第二种自愈材料是自立的,因为它在室温下不需要任何额外的输入就能自愈,并且或者更适合于相对较小的擦伤和裂痕。以下是一些关于治疗结果的数据:


自立自愈聚合物不需要加热。它们能够在室温下修复伤害。行使自立自愈聚合物斥地软机械人系统不需要额外的加热设备……然而,修复需要一些时间。3天、7天和14天的愈合率离别为62%、91%和97%。


这种材料被用来斥地一种可愈合的soft pneumatic hand。相关的大瘦语能够完康复合,无需外部热刺激。凭据危险的巨细,甚至更多的危险的位置,愈合只需要几秒钟或最多一周。执行机构上在执行过程中受到非常小的应力的位置上的损坏被立刻修复。更大的伤害,如将执行器完全切成两半,需要7天才能愈合。但即使是这种严重的伤害也能够完全治愈,无需任何外部刺激。


自愈机械人的应用

这两种材料能够夹杂在一路,它们的机械机能能够定制,如许它们所属的构造就能够调整以分歧的体式移动。研究人员还规划在材估中引入柔性导电传感器,,这将有助于感知伤害,并为掌握系统供应位置反馈。将来几年将会有好多成长,更多细节,我们在布鲁塞尔VRIje大学采访了Bram Vanderborght。


IEEE Spectrum:生产这些材料有多轻易、多难题、多昂贵?它们是否会给机械手增加可观的成本?


Bram Vanderborght:它们绝对是更昂贵的材料,但这也是一个生产规模的问题。今朝,我们已经生产了几公斤这种材料,价钱已经比我们在项目第一阶段订购100克这种材料时大幅下降。是以,或者手爪的成本会比通俗手爪高,但你不需要像其他因磨损而需要更调的手爪那样频仍地更调手爪,是以这或者是一个优势。


此外,因为采用3D打印材料的方式,外观加倍圆滑和密封。好比,圆滑的外观更好地避免污染食品处理。


在贸易或工业应用中,gradual fatigue似乎比倏忽的创伤更常见。自我修复在长时间内提高耐用性的结果若何?


我们很长一段时间没有测试gradual fatigue。但宏观和微观伤害都能够愈合。所以进展它也能在这里供应谜底。


自愈能力对材料机能有多大的限制?材料的柔软度、硬度、腻滑度或其他特征有什么限制?



平日,收集化聚合物的机械机能比热塑性塑料好得多。我们的材料是一种收集聚合物,但个中的交联是可逆的。在材料的设计中,我们能够改变好多参数。所以我们能够成长出非常坚硬的和非常有弹性的材料。我们的材料最大的长处是我们能够把它夹杂成中央性质。并且,在分歧力学机能材料的界面处,化学键沟通,界面是完美的。而其他材料,他们或者需要胶水。


当材料自我修复时,它在谁人处所的构造是否不那么健全?它能治愈一次又一次发生在统一所在的危险吗?


理论上我们能够治愈它无数次。当伤口没有完全对齐时,当然在谁人部位会变弱。温渡过高也会导致弗成逆,杂质会导致弱点。


除了手爪和皮肤,这项手艺还有哪些潜在的机械人应用价格?


现有的大多数自愈材料都用于涂层。我们正在斥地的是构造部件,是以材料的机械机能需要在此类应用中施展精巧的感化。所以或许机械人的一部门骨架能够用这种材料制成,使其更轻,因为能够设计用于按期修理。对于特别的负载,它会断裂,能够像人体一般修复。



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