Разрабатываются новые материалы для робототехники

Новости сегодня - Разрабатываются новые материалы для робототехники

В этом столетии сфера робототехники претерпела радикальные изменения, особое внимание уделяя мягкой робототехнике. В этом контексте складные конструкции, вдохновлённые оригами, с компактным хранением и эффективными функциями развертывания приобрели известность в аэрокосмической отрасли, архитектуре и медицине.

До сих пор специалисты в качестве складных материалов для подобных применений в основном использовали бумагу, тонкое стекло и полимеры. Однако армированный волокном полимер (FRP) — современная альтернатива — остаётся малоизученным с точки зрения точности и надёжности процесса изготовления.

Устраняя этот пробел в знаниях, группа ученых из Пусанского национального университета под руководством доцента кафедры полимерной науки и техники Дон Ги Сона предложила технологию дозирования нескольких смол для изготовления FRP, которая сочетает в себе жесткие и гибкие эпоксидные смолы, что позволяет точно задавать механические свойства в монолитной структуре.

Их работа опубликована в журнале Composites Part B: Engineering.

Доктор Сон говорит: «Наша новая и эффективная технология изготовления композитных материалов , обеспечивающих гибкость и гибкость при сохранении прочных структурных характеристик, — достижение, ранее не описанное в литературе, — позволяет преодолеть ограничения традиционных систем с одной смолой и ручных процессов, позволяя выборочно контролировать жесткость и гибкость монолитного композита».

Таким образом, исследователи добиваются гибкости и изгиба без ущерба для структурной целостности , необходимой для современных развёртываемых конструкций в различных областях применения, включая жёстко-мягкие робототехнические решения. Они демонстрируют потенциал своего подхода к созданию прочных и высокопроизводительных композитов на основе стеклопластика (FRP) на примере успешного создания треугольной цилиндрической оригами-структуры.

Эти композиты демонстрируют модуль изгиба 6,95 ГПа в жестких секциях и 0,66 ГПа в складных секциях с радиусом изгиба менее 0,5 мм, что обеспечивает как гибкость, так и устойчивость при повторяющихся циклах с высокой устойчивостью к деформации.

Более того, изготовленная конструкция легкая, механически прочная и способна выполнять сложные движения, такие как растяжение, сжатие, изгиб, скручивание и развертывание, что делает ее идеальной для широкого спектра применений.

По словам доктора Сонга, их нововведение может привести к значительным прорывам в различных футуристических областях науки и техники. «Его применение включает в себя робототехнические детали, в том числе сочленения для создания роботов-трансформеров, развёртываемые компоненты для космических аппаратов, такие как развёртываемые солнечные панели и солнечные парусные аппараты, складные и рулонные подложки или покрытия для электронных устройств, архитектурные решения для палаток, военных или аварийных укрытий , а также трансформируемые колёса для транспортных средств следующего поколения».

Это исследование закладывает основу для компактно хранимых конструкций, которые можно точно развернуть и которые сохраняют свою механическую прочность, что приводит к долгосрочным социальным последствиям, включая, помимо прочего, повышение надежности аварийных палаток и носимых защитных средств для реагирования на стихийные бедствия , а также повышение эффективности транспортировки для спутниковых систем на низкой околоземной орбите, ускоряя глобальное развертывание космического интернета.

В долгосрочной перспективе предлагаемая технология может проложить путь к ее применению в робототехнике, где унифицированные жестко-мягкие структуры позволят создавать силовые костюмы, гуманоидные суставы и адаптивную электронику, а также определять целесообразный выбор материалов для трансформируемых колес и адаптивных структур, что позволит создавать энергоэффективные системы мобильности по сравнению с более тяжелыми металлическими компонентами.

В конечном итоге эта работа может послужить основой для технологий следующего поколения, требующих как простоты развертывания, так и долговечности в повседневной жизни.

Новости партнеров: