Robotika zažívá boom. Výzkumné týmy po celém světě pracují na nejrůznějších systémech pro široké spektrum použití. Momentálně existují dva základní koncepty: Na jedné straně konstrukce z pevných materiálů, elektronických součástek a motorů (Hard Robotics) a na straně druhé tzv. měkká robotika (Soft Robotics), využívající flexibilní struktury a alternativní řídicí systémy. Zatímco tradiční roboti bývají strnulí a neohební, měkké verze robotů mívají problém opačný – jsou jemné a přizpůsobivé, ale zároveň slabé a obtížně ovladatelné. Bylo by možné vytvořit robota, který v sobě spojuje výhody obou výše zmíněných systémů?
Myšlenka spojení obou konceptů představuje základ nové studie čínsko-amerického týmu. Nejde však o kombinaci tvrdých a měkkých materiálů, ale o využití změny mezi pevným a kapalným skupenstvím. Základním materiálem je galium – kov přecházející z pevného do kapalného stavu již při 29,8 °C (téměř při pokojové teplotě). Pro vývoj nového robotického materiálu nazvaného MPTM (Magnetoactive Phase Transitional Matter) vědci vložili do galia magnetické mikročástice tvořené směsí neodymu, železa a boru. „Tyto částice slouží dvěma účelům,“ vysvětluje Carmel Majidi z Pittsburské univerzity. „Vlivem magnetických polí se jako kouzlem mohou útvary z MPTM přesně pohybovat a lze je používat jako roboty k plnění různých úkolů. Další funkcí mikročástic je citlivost vůči střídavému magnetickému poli, to umožňuje zahřátí pomocí indukce a změnu skupenství,“ uvádí Majidi. Přechod mezi pevným a kapalným stavem tedy probíhá ohřevem pomocí střídavého magnetického pole, podobně jako u indukční varné desky. Pevného skupenství se znovu dosáhne ochlazením.
Vzniklý materiál vykazuje podle autorů jedinečnou kombinaci vlastností – vysokou mechanickou pevnost, velkou nosnost, rychlou pohyblivost, vynikající ovladatelnost a tvarovou přizpůsobivost. Výhodou je také menší viskozita ve srovnání s jinými materiály, u nichž změnu skupenství zajišťují externí zdroje tepla. Díky magnetickým polím mohou útvary z MPTM překonávat překážky a prohlubně, rozdělit se nebo pájet elektronické součástky. Působivě prezentují vědci potenciál svého konceptu pomocí robota ve tvaru lego figurky. Postavička se pomocí zkapalnění vysvobodí z vězení a následně znovu získá svůj tvar ztuhnutím ve formě.
„Materiál by mohl být také použit k řešení lékařských a technických problémů,“ říká spoluautor Chengfeng Pan z Čeťiangské univerzity (ve městě Chang-čou). Vědci již úspěšně testovali využití tohoto materiálu jako šroubů pro montáže v těžko přístupných prostorech, k cílenému dodávání léků do žaludku, k odstranění cizího tělesa ze žaludku či k přesunu elektronické součástky a jejímu zapojení do elektrického obvodu.
Zajímá vás robotika a inovativní technická řešení? Přihlaste se ke studiu na Fakultě aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni.
Zdroje:
www.wissenschaft.de/technik-digitales/skurrile-fest-zu-fluessig-robotik