Miniatuurrobot ontsnapt uit een kooi door van fase te veranderen (video)

Ingenieurs hebben een kleine robot ontworpen die vloeibaar kan worden, uit een gevangenis kan ontsnappen door door de tralies te glijden en vervolgens een vaste vorm kan aannemen om aan het werk te gaan.

De miniatuurrobots kunnen snel en omkeerbaar schakelen tussen vloeibare en vaste toestanden. Behalve dat ze van vorm kunnen veranderen, zijn de robots magnetisch en kunnen ze elektriciteit geleiden. De onderzoekers hebben ze een hindernisbaan van mobiliteits- en vormveranderingstests opgelegd in een studie gepubliceerd in het tijdschrift Matter.

Waar traditionele robots hard en stijf zijn, zijn ‘zachte’ robots het tegenovergestelde; ze zijn flexibel maar zwak en hun bewegingen zijn moeilijk te controleren. “Door robots de mogelijkheid te geven om te schakelen tussen vloeibare en vaste toestanden, krijgen ze meer functionaliteit”, zegt Chengfeng Pan, een ingenieur aan de Chinese Universiteit van Hong Kong die de studie leidde.

Het team creëerde het nieuwe faseveranderende materiaal – een ‘magnetoactieve vaste-vloeistoffase-overgangsmachine’ genoemd – door magnetische deeltjes in te bedden in gallium, een metaal met een zeer laag smeltpunt (29,8 °C).

“De magnetische deeltjes hebben hier twee rollen”, zegt werktuigbouwkundig ingenieur Carmel Majidi van de Carnegie Mellon University. “Een daarvan is dat ze het materiaal laten reageren op een wisselend magnetisch veld, zodat je door inductie het materiaal kunt opwarmen en de faseverandering kunt veroorzaken. Maar de magnetische deeltjes geven de robots ook mobiliteit en het vermogen om te bewegen als reactie op het magnetische veld.”

Dit in tegenstelling tot bestaande faseveranderende materialen die afhankelijk zijn van warmtepistolen, elektrische stromen of andere externe warmtebronnen om de transformatie van vaste stof naar vloeistof teweeg te brengen. Het nieuwe materiaal heeft bovendien een extreem vloeibare vloeibare fase in vergelijking met andere faseveranderende materialen.

Ik wou dat ik twee hondjes was

Voordat het team mogelijke toepassingen verkende, testte het de mobiliteit en sterkte van het materiaal in verschillende omstandigheden. Met behulp van een magnetisch veld sprongen de robots over grachten, beklommen muren en splitsten in tweeën om samen objecten te verplaatsen voordat ze weer samenvloeiden. In bovenstaande video wordt een robot in de vorm van een persoon vloeibaar gemaakt om door een rooster te sijpelen, waarna hij wordt geëxtraheerd en weer in zijn oorspronkelijke vorm wordt gegoten.

Aan de biomedische kant gebruikte het team de robots om een vreemd voorwerp uit een modelmaag te verwijderen en om op verzoek medicijnen in dezelfde maag af te geven. Ze demonstreren ook hoe het materiaal zou kunnen werken als slimme soldeerrobots voor het assembleren en repareren van draadloze circuits (door in moeilijk bereikbare circuits te sijpelen en als zowel soldeer als geleider te fungeren) en als een universele mechanische ‘schroef’ voor het assembleren van onderdelen in moeilijk te bereiken circuits. bereikbare ruimtes (door in de schroefdraadbus te smelten en vervolgens te stollen; echt schroeven is niet nodig).