Bahan logam baru untuk robot lunak fleksibel – Sains Terkini


'Robot Origami' adalah robot lunak dan fleksibel yang canggih yang sedang diuji untuk digunakan dalam berbagai aplikasi termasuk pengiriman obat dalam tubuh manusia, misi pencarian dan penyelamatan di lingkungan bencana dan lengan robot humanoid.

Karena robot ini harus fleksibel, mereka sering dibuat dari bahan lunak seperti kertas, plastik, dan karet. Agar fungsional, sensor dan komponen listrik sering ditambahkan di bagian atas, tetapi ini menambah massal ke perangkat.

Sekarang, tim peneliti NUS telah mengembangkan metode baru untuk menciptakan bahan berbasis logam baru untuk digunakan dalam robot lunak ini.


Menggabungkan logam seperti platinum dengan kertas yang dibakar (abu), material baru memiliki kemampuan yang ditingkatkan sambil mempertahankan fitur lipat dan ringan kertas tradisional dan plastik. Faktanya, material baru setengah seringan kertas, yang juga membuatnya lebih hemat daya.

Karakteristik ini membuat bahan ini menjadi kandidat kuat untuk membuat anggota badan palsu yang fleksibel dan ringan yang bisa sebanyak 60 persen lebih ringan daripada rekan-rekan konvensional mereka. Prostetik semacam itu dapat memberikan pengindraan regangan waktu-nyata untuk memberikan umpan balik tentang seberapa banyak mereka melentur, memberi pengguna kontrol yang lebih baik dan informasi langsung – semua tanpa memerlukan sensor eksternal yang jika tidak akan menambah bobot yang tidak diinginkan pada prostetik tersebut.

Tulang punggung logam ringan ini setidaknya tiga kali lebih ringan dari bahan konvensional yang digunakan untuk membuat robot origami. Ini juga lebih hemat daya, memungkinkan robot origami bekerja lebih cepat menggunakan energi 30 persen lebih sedikit. Selanjutnya, bahan novel ini tahan api, sehingga cocok untuk membuat robot yang bekerja di lingkungan yang keras karena dapat menahan pembakaran pada suhu sekitar 800 ° C hingga 5 menit.

Sebagai keuntungan tambahan, bahan konduktif novel memiliki kemampuan panas bumi sesuai permintaan – mengirimkan tegangan melalui bahan menyebabkannya memanas, yang membantu mencegah kerusakan lapisan es ketika robot bekerja di lingkungan yang dingin. Properti ini dapat digunakan dalam pembuatan robot pencarian dan penyelamatan yang ringan dan fleksibel yang dapat memasuki area berbahaya sambil memberikan umpan balik dan komunikasi waktu nyata.

Bahan berbasis logam diproduksi melalui proses baru yang dikembangkan oleh tim yang disebut 'sintesis templating yang diaktifkan graphene oxide'. Kertas selulosa pertama kali direndam dalam larutan graphene oxide, sebelum dicelupkan ke dalam larutan yang terbuat dari ion logam seperti platinum. Bahan tersebut kemudian dibakar dalam gas inert, argon, pada 800 ° C dan kemudian pada 500 ° C di udara.

Produk akhirnya adalah lapisan tipis logam – 90 mikrometer (? M), atau 0,09mm – terdiri dari 70 persen platinum dan 30 persen karbon amorf (abu) yang cukup fleksibel untuk ditekuk, dilipat, dan direntangkan. . Terobosan penelitian yang signifikan ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah Robotika sains pada 28 Agustus 2019. Logam lain seperti emas dan perak juga dapat digunakan.


Ketua tim Asisten Profesor Chen Po-Yen menggunakan templat selulosa yang dipotong dalam bentuk burung phoenix untuk penelitiannya. "Kami terinspirasi oleh makhluk mitos. Sama seperti phoenix, ia dapat dibakar menjadi abu dan dilahirkan kembali untuk menjadi lebih kuat dari sebelumnya," kata Asst Prof Chen, dari NUS Department of Chemical and Biomolecular Engineering.

Backbone yang konduktif untuk robot origami yang lebih pintar

Materi tim dapat berfungsi sebagai tulang punggung yang stabil secara mekanis, lunak, dan konduktif yang melengkapi robot dengan kemampuan penginderaan regangan dan komunikasi tanpa memerlukan elektronik eksternal. Menjadi konduktif berarti material bertindak sebagai antena nirkabelnya sendiri, memungkinkannya berkomunikasi dengan operator jarak jauh atau robot lain tanpa memerlukan modul komunikasi eksternal. Ini memperluas cakupan robot origami, seperti bekerja di lingkungan berisiko tinggi (mis. Tumpahan bahan kimia dan bencana kebakaran) sebagai robot kendali jarak jauh atau berfungsi sebagai otot buatan atau lengan robot humanoid.

"Kami bereksperimen dengan bahan konduktif listrik yang berbeda untuk akhirnya mendapatkan kombinasi unik yang mencapai penginderaan regangan optimal dan kemampuan komunikasi nirkabel. Oleh karena itu, penemuan kami memperluas perpustakaan bahan yang tidak konvensional untuk pembuatan robot canggih," kata Yang Haitao, mahasiswa doktoral di Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler dan penulis studi pertama.

Dalam langkah selanjutnya dari penelitian mereka, Asst Prof Chen dan timnya sedang mencari untuk menambahkan lebih banyak fungsi ke tulang punggung logam. Salah satu arah yang menjanjikan adalah untuk menggabungkan bahan aktif secara elektrokimia untuk membuat perangkat penyimpanan energi sedemikian rupa sehingga bahan itu sendiri adalah baterai sendiri, yang memungkinkan untuk pembuatan robot mandiri. Tim juga bereksperimen dengan logam lain seperti tembaga, yang akan menurunkan biaya produksi material.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.