您将一根手指切成两半,将两个末端放在一起,过一会儿,它就像新的一样好。这听起来像科幻小说,现在这将变成现实。


安全、柔软的机器人在我们的日常生活中帮助我们。但由于它们柔软,它们也更容易受到伤害。比利时布鲁塞尔大学(VUB)的研究人员塞普·特林(Seppe Terryn)在聚合物中找到了可以帮助他们自愈的解决方案。


机器人早已不再是未来的东西。它们广泛应用于工业生产。想想他们在汽车行业的特殊任务。这些机器人又大又重,由坚硬的金属部件制成。一方面要搬运重物,另一方面要保护自己。


但是这些机器人很容易发生事故。由于它们的建造,后果可能很严重。换言之,一个动态的,不可预测的环境,人们也在工作,不是这些机器人的地方。这就是为什么研究人员开发出了软机器人。


弹性聚合物自愈机器人 受到损害能自动愈合


“我们的身体很灵活,”特里解释说。我们的肌肉灵活,皮肤柔软。如果碰到某些东西,我们会部分吸收该碰撞。这就是我们也限制损害的方式。他们还开始将这一想法应用到机器人技术中。我们用弹性聚合物制造机器人。这样,我们可以使它们变得灵活并赋予它们被动的智能。当您遇到这类聚合物时,它们往往会自行弯曲一些,而传感器和计算机无法决定。


这些类型的机器人可以在工业环境之外操作。它们可以帮助我们在家,在护理中心,在学校,充当服务机器人或作为外骨骼或假肢的一部分。问题在于这些机器人也会更快地受到损坏。就像人体一样。“我们以及软机器人对尖锐的物体也非常敏感,”特里恩说。“我们寻求解决这个问题的方法。合理的步骤是使它们更大,更强壮,更坚硬,但随后您将失去许多有趣的特征。他们的灵活性消失了。我们决定让他们he愈。”


布鲁塞尔自由大学的两个部门联合起来:机器人与MultyBody研究小组和物理化学与高分子科学小组。“我们是第一个将这些自我修复聚合物与机器人技术相结合的公司。在此之前,它们主要用于昂贵物品的涂层,例如汽车或手机。这些涂层中的划痕然后就可以迅速愈合。”


网络聚合物


自修复材料价格昂贵,因此到目前为止,很难进入传统行业,在传统行业中,廉价的塑料材料仍然占主导地位。“但是无论如何,机器人的组件都更昂贵,”特里补充道。“如果我们能够通过自修复材料来延长这种机器人的使用寿命,那么对于市场来说肯定会很有趣。”


在SHERO项目的支持下,Terryn和他的同事成功地用这种聚合物制造了大型组件,而这些组件仍然能够自我修复。他举例说:“例如,我们用自修复材料制成了一个机器人手。” “我们将一根手指切成两半,过了一会儿,它又长回来了。”


“为此,我们使用网络聚合物。您可以将它们与蜘蛛网进行比较。因为所有链条都是相互连接的,所以它们的行为就像橡皮筋,虽然可以伸展很多,但每次松开时都会后坐。网络中的连接点由可逆化学键构成,即Diels-Alder键。破裂后它们可以重新形成。”


在更高的温度下,这种Diels-Alder反应更快。这也意味着,如果加热受损区域,机器人的修复速度会更快。大多数维修工作需要一个小时到一天之间的任何时间。


修复过程中的唯一限制是您需要将所有碎片弄碎。如果切断手指,手指将不会自行生长。您始终必须将其连接到方骨。它还能够抵抗材料疲劳。“在普通材料中,一段时间后会发生疲劳。因为我们使用动态网络,所以不会发生这种情况。债券一直在变化,即使在休息时也是如此。”


为了测试其在实践中研究,在VUB联手为SMART项目与Octinion,基于鲁汶的公司在比利时,专门从事食品行业的新技术。


特里恩说:“草莓非常脆弱,形状多样。” “然后,您可以在机器人的夹具上放置大量传感器和摄像头,以计算每次需要停止施加力时的时间。但这需要大量的计算能力。在这里,软机器人是一个更有趣的解决方案。但是根据研究,尖锐的树枝或坚硬的塑料可能会损坏机器人,从而缩短其使用寿命。这就是为什么特里恩的研究将在这方面提供巨大帮助的原因。”


此外,当涉及可回收材料时,他们使用的自修复材料具有巨大的潜力。我们能够将类似的手指转换为另一种形状。”特里解释说。“对于类似材料,例如橡胶,情况并非如此。只要想一想那些未经处理或着火的汽车轮胎堆。除此之外,我们还研究了如何使材料的各个组成部分更加环保。”


在材料的进一步开发过程中,研究人员一直在关注市场。这样,他们希望确保其产品有很多应用程序。然而,很难估计这些类型的自修复机器人要进入市场需要多长时间。“仍然需要做很多测试。例如,吃机器人采摘的草莓是否安全?首先,仍然需要进行毒性测试。安全至上。”


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