技术使用磁铁 光来控制和重新配置软机器人

来自北卡罗来纳州立大学和伊隆大学的研究人员开发出一种技术，可以让他们远程控制软机器人的移动，在需要的时候将它们锁定到位，然后将机器人重新配置成新的形状。该技术依赖于光场和磁场。

“我们对可重构性感到特别兴奋，”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授乔·特雷西说。“通过设计材料的属性，我们可以远程控制软机器人的运动;我们可以让它保持给定的形状;然后我们可以将机器人恢复到原来的形状或进一步修改它的运动;我们可以做从技术在生物医学或航空航天应用中的实用性来看，所有这些都是有价值的。“

对于这项工作，研究人员使用由嵌入磁铁微粒的聚合物制成的软机器人。在正常条件下，材料相对较硬并保持其形状。然而，研究人员可以使用来自发光二极管(LED)的光来加热材料，这使得聚合物变得柔韧。研究人员表示，一旦柔韧，他们就可以通过施加磁场来远程控制机器人的形状。在形成所需形状后，研究人员可以移除LED灯，使机器人恢复其原始刚度 - 有效地将形状锁定到位。

通过第二次应用光并去除磁场，研究人员可以让软机器人恢复原状。或者他们可以再次施加光线并操纵磁场来移动机器人或使它们呈现新的形状。

在实验测试中，研究人员证明了软机器人可以用来形成“抓取器”来提升和运输物体。软机器人也可以用作悬臂，或者折叠成具有向不同方向弯曲的花瓣的“花”。

“我们不仅限于二进制配置，例如抓取器是打开还是关闭，”该论文的第一作者，博士生Jessica Liu说。NC州的学生。“我们可以控制光线以确保机器人在任何位置保持其形状。”

此外，研究人员开发了一种计算模型，可用于简化软机器人设计过程。该模型允许他们在构建原型以完成特定任务之前微调机器人的形状，聚合物厚度，聚合物中铁微粒的丰度以及所需磁场的大小和方向。

“接下来的步骤包括针对不同的应用优化聚合物，”Tracy说。“例如，工程聚合物在不同温度下响应，以满足特定应用的需求。”

该论文“用于软机器人的光热和磁控重组复合材料复合材料”出现在Science Advances杂志上。该论文的第一作者是Jessica Liu，博士。NC州的学生。该论文由NC State的前本科生Jonathan Gillen共同撰写; Sumeet Mishra，前博士 NC州的学生; 和本杰明埃文斯，埃隆大学物理学副教授。