Wetenschappers van de TU Delft hebben ultraprogrammeerbare actuatoren ontwikkeld die uit zowel harde als zachte materialen bestaan. Hiermee kunnen ze worden ingezet in zachte robots, die daarmee veilig complexe bewegingen kunnen uitvoeren bij tere voorwerpen of mensen.
Volgens de wetenschappers was de mate van programmeerbaarheid tot nu toe een probleem in dit veld van flexibele metamaterialen en zachte robotica. Ze presenteren een aantal nieuwe ontwerpen van zeer programmeerbare, mechanische metamaterialen waarbij de aandrijfkracht, amplitude en aandrijfmodus binnen een groot bereik kunnen worden ingesteld. Bij robotica kunnen deze zachte actuatoren bijvoorbeeld worden gebruikt als kinematische controller, drukwisselaar of pick-and-place-eindeffector.
Onderzoeker en hoogleraar Zadpoor legt uit dat vervorming bij de zachte materialen de nodige voordelen heeft. "De functie zit al in het materiaal zelf. We moesten het fenomeen van vervorming daarom beter bestuderen. Ooit werd het als het toppunt van slecht ontwerp beschouwd, maar in de afgelopen paar jaar is die eigenschap onder controle gekregen en wordt zij gebruikt om mechanische metamaterialen met geavanceerde functies te ontwerpen. Zachte robotica in het algemeen en zachte actuatoren in het bijzonder kunnen enorm van zulke designmaterialen profiteren", aldus Zadpoor.
Een zachte actuator wordt toegepast bij een conventionele robotarm voor 'pick-and-place'-taken
De mogelijkheid tot vervorming werd echter gelimiteerd door de beperkte programmeerbaarheid ervan. De onderzoekers zijn er volgens eigen zeggen in geslaagd om hogere vervormingsgradaties te berekenen en voorspellen, en zodoende het materiaal vatbaarder hiervoor te maken. Op basis van computermodellen zijn diverse imperfecties in de ontwerpen toegepast. Volgens de onderzoekers zijn veel complexere vervormingen mogelijk als verschillende imperfecties worden gecombineerd. Met behulp van tweefotonenpolymerisatie en stereolithografie zijn zachte metamaterialen geprint met zowel stijve als flexibele onderdelen. Deze 3d-printmethodes waren noodzakelijk, omdat de structuurdetails heel klein zijn, op micrometerniveau.
Het idee is dat hiermee uiteindelijk bijvoorbeeld een robothand kan worden gemaakt die vrijwel geheel vergelijkbaar is met een menselijke hand. Daarbij gaat het om de combinatie van zachte grip, kracht, en snelle en precieze bewegingen. Robots die met mensen moeten omgaan, moeten in bepaalde gevallen zachte materialen hebben, zodat ze veilig en voorzichtig zijn, zoals bij het onderzoeken van weke delen van het menselijk lichaam.
Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Materials Horizons, onder de titel Ultra-programmable buckling-driven soft cellular mechanisms.
/i/2002914564.jpeg?f=imagenormal)
/i/2003162792.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2003099886.jpeg?f=fpa)
:strip_icc():strip_exif()/u/638065/10846033_691166374315869_6040115489745674412_n.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/432843/crop605df75c6a85c_cropped.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/269918/Cerberus60x60.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/215031/crop5db1d4fe1001f_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/41502/breezah.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/253641/crop5c9876a10e6ae_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/60601/Arty.gif?f=community){kind=small}
/u/13831/icon.png?f=community){kind=icon}
