28 apr 2020 (Nanowerk Spotlight) Levande organismer har inspirerat till forskning om mjuk robotik som efterliknar den komplexa rörelsen hos djur och växter. Nuvarande mjuka robotar har dock begränsade eller inga sensoriska förmågor, vilket hindrar deras utveckling mot konstgjorda intelligenta robotar som kan kännas. Den stora utmaningen ligger i att uppnå högintegrerade manövrerings- och avkänningsmekanismer, vilket blir ännu svårare när robotstorleken är liten, ner till centimeter. Nu har ett team av forskare från Ho forskningsgrupp vid National University of Singapore, har utvecklat en ljusdriven robot som kompakt integrerar en spänningssensor, en temperatursensor och ett ställdon i en tunn film med en tjocklek av ∼115 um.
Figur 1. Mini kirigami somatosensoriska ljusdrivna tunnfilmrobotar. Skalstången är 1 cm. (Bild: Ho Research Group, National University of Singapore) Denna somatosensoriska ljusdrivna robot (SLiR), inspirerad av levande organismer, kan samtidigt känna av belastning och temperatur. Det ger mjuka robotar med komplexa uppfattningar om deras kroppsstatus, liksom de omgivande miljöerna. "Vi utvecklade en integrerad tunnfilmskonstruktion som innehåller en icke-störande piezoresistiv töjning och pyroelektrisk temperatursensor för att möjliggöra samtidig reflexliknande och lokfunktioner", säger Dr. Ho Ghim Wei, docent i elektroteknik och datateknik vid National University av Singapore. "Detta möjliggör tillverkning av anpassningsbara miniatyrmjuka robotar som kan uppfatta och röra sig samtidigt." Ho: s team rapporterade nyligen sina resultat i Advanced Materials (“Somatosensoriska, lättdrivna, tunna filmroboter med kapacitet för integrerad uppfattning och rörlighet”).
Figur 2. somatosensorisk ljusdriven robot (SLiR) antropomorf hand. a) SLiR-hand (vänster) och böjning av långfingret (höger). b) Motståndssvar mot varje fingerrörelse. c) Spänningsrespons vid pekfinger som rör och rör sig bort från ett varmt / kallt föremål d) SLiR-hand som klämmer en svamp. e) Motståndssvar vid fri klämrörelse och klämning av föremål med olika mjukhet. (Bild: Ho Research Group, National University of Singapore) ”Vår flexibla och monolitiska tunnfilmskomposit möjliggör godtycklig mönstring av sensorer och ställdon och kan omvandlas till olika 2D- till 3D-prototyper genom kirigami,” konstaterar Dr. Xiao-Qiao Wang, tidningens första författare. "Robotens dimensioner kan enkelt minskas." Wangs arbete har varit inriktat på att designa flera kirigami-mjuka robotprototyper som kan ge proprioceptiv och exteroceptiv feedback. En av dessa prototyper är en robotvandrare som ger feedback på sina detaljerade lokgångar samt subtila terrängstrukturer när den träder över olika ytopografier. En annan prototyp är en antropomorf hand som har somatosensoriska mottagningar, som visar specifika fingerrörelser, varm / kall känsla och hårdhets / mjukhetsuppfattning. Ännu en design är en obunden tusenben som kan gå, vända och trådlöst känna ljusintensitet, vindhastighet och mänsklig beröring.
Figur 3. Untethered SLiR centipede med riktad rörelse och mångfald sensorer. (Bild: Ho Research Group, National University of Singapore) "SLiR kan användas för aktiv människa-robot-interaktion, insamling av miljödata och kontroll av slutna slingor av manövrerings- och avkänningssystemet" avslutar Ho. "Vår designprincip och tillverkning erbjuder lätt tillverkade autonoma mjuka kroppssystem, ett steg närmare att efterlikna intelligensen hos naturliga organismer."
Av Xiao-Qiao Wang, Ghim Wei Ho, Institutionen för elektroteknik och datateknik, National University of Singapore
