Tin tức Vũ trụ TV

Origami microbots: Nghệ thuật hàng thế kỷ đã có những tiến bộ vượt trội trong những cỗ máy nhỏ bé

Ngày:
Th7 31, 2020
Tóm lược:

Nguyên lý Origami có thể mở khóa tiềm năng của những robot nhỏ nhất, tăng cường tốc độ, sự nhanh nhẹn và khả năng điều khiển trong các máy có kích thước không quá một centimet.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Một thế hệ robot vi mô mới bên trong phòng thí nghiệm của Evgueni Filipov tại Tòa nhà GG Brown trong khuôn viên phía Bắc, Ann Arbor Mi. vào ngày 17 tháng 6 năm 2020. Tín dụng hình ảnh: Robert Coelius / Đại học Michigan Engineering, Communications & Marketing
Một thế hệ robot vi mô mới bên trong phòng thí nghiệm của Evgueni Filipov tại Tòa nhà GG Brown trong khuôn viên phía Bắc, Ann Arbor Mi. vào ngày 17 tháng 6 năm 2020.
Tín dụng hình ảnh: Robert Coelius / Đại học Michigan Engineering, Communications & Marketing

Nguyên lý Origami có thể mở khóa tiềm năng của những robot nhỏ nhất, tăng cường tốc độ, sự nhanh nhẹn và khả năng điều khiển trong các máy có kích thước không quá một centimet.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Michigan đã chứng minh rằng các quy tắc hành vi làm nền tảng cho nghệ thuật gấp của Nhật Bản có thể mở rộng khả năng của các máy này, tạo ra tiềm năng sử dụng nhiều hơn trong các lĩnh vực đa dạng như thiết bị y tế và cảm biến cơ sở hạ tầng.

“Chúng tôi đã đưa ra một cách mới để thiết kế, chế tạo và điều khiển các vi sinh vật”, Evgueni Filipov, trợ lý giáo sư UM về kỹ thuật dân dụng và môi trường chia sẻ. “Chúng tôi là người đầu tiên mang khả năng gấp origami tiên tiến vào một hệ thống microbot tích hợp.”

Các bot của họ có thể tạo thành một hình dạng, hoàn thành một nhiệm vụ, sau đó cấu hình lại thành hình dạng thứ hai cho một nhiệm vụ bổ sung, v.v.

Nghiên cứu mới nhất của nhóm nghiên cứu bao gồm Kenn Oldham, giáo sư kỹ thuật cơ khí UM, Ph.D. sinh viên Yi Zhu và trợ lý nghiên cứu sau đại học Mayur Birla, xuất hiện trong Tài liệu chức năng nâng cao (Advanced Functional Materials).

Cho đến nay, hầu hết các vi sinh vật đều có các chuyển động hạn chế, điều này cản trở khả năng thực hiện các nhiệm vụ hữu ích của chúng. Để tăng phạm vi chuyển động của chúng, chúng cần có khả năng gập ở các góc lớn. Nhóm của UM đã tạo ra các vi khuẩn có thể gập tới 90 độ và hơn thế nữa. Các nếp gấp lớn hơn cho phép các vi sinh vật tạo thành các hình dạng phức tạp hơn.

Cách tiếp cận độc đáo của UM cho phép các vi sinh vật của nó hoàn thành phạm vi chuyển động của chúng lên tới 80 lần mỗi giây, tốc độ nhanh hơn hầu hết có thể hoạt động.

Các vi sinh vật sử dụng các nguyên tắc origami thường yêu cầu kích thích bên ngoài để kích hoạt, chẳng hạn như nhiệt bên trong cơ thể hoặc từ trường được áp dụng cho microbot. UM sử dụng một lớp vàng và một lớp polymer hoạt động như một bộ truyền động trên tàu – có nghĩa là không cần kích thích bên ngoài.

Mặc dù các microbots hiện đang được điều khiển bởi một dây buộc, cuối cùng, pin trên bo mạch và vi điều khiển sẽ sử dụng dòng điện trong các hệ thống.

“Khi dòng điện đi qua lớp vàng, nó tạo ra nhiệt và chúng tôi sử dụng nhiệt để điều khiển chuyển động của microbot”, Filipov nói. “Chúng tôi lái xe lần đầu tiên bằng cách làm nóng hệ thống, sau đó chúng tôi mở ra bằng cách để nó nguội đi.”

“Để có được một cái gì đó để gấp và giữ lại, chúng tôi làm nóng hệ thống. Khi chúng tôi quá nóng, chúng tôi có thể lập trình gấp – thay đổi nơi nó được nghỉ ngơi.”

Những khả năng này cho phép các vi sinh vật hoạt động đàn hồi và dẻo – cho chúng khả năng phục hồi hình dạng ban đầu.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến và Học bổng Kỹ sư của Đại học UM.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Michigan . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Yi Zhu, Mayur Birla, Kenn R. Oldham, Evgueni T. Filipov. Micro điện nhiệt có thể gập lại bằng nhựa và dẻo có thể gập lại để biến đổi hình dạng có thể điều khiển và nhanh chóng . Vật liệu chức năng tiên tiến , 2020; 2003741 DOI: 10.1002 / adfm.202003741

Bài viết liên quan

Bài viết mới