Podesivi tkani aktivatori daju nove mogućnosti za robotiku i nosive uređaje

Foto: Li et al.

Neki od njihovih napora imaju kao cilj stvaranje pametnih i osetljivih tkanina, koje bi se mogle koristiti za proizvodnju rastegljivih robotskih sistema, medicinskih uređaja i nosivih tehnologija.

Istraživači sa kineskog Đangnan univerziteta su nedavno predstavili novi pristup proizvodnji tkanih i mekanih aktivatora za zdravstvene tehnologije i robotske sisteme, piše TechXplore.

Preporučujemo

„Konvencionalni metodi poput 3D štampe i oblikovanja elastomera nisu baš zadovoljili potrebu za adaptivnošću i udobnošću u mekanoj robotici i nosivim uređajima, naročito u smislu razvoja integrisanih uređaja koji su ne samo fleksibilni i funkcionalni, već i jeftini i podesivi“, kažu istraživači.

Putem tehnologije tkanja integrisani su kapaciteti osetljivosti i modovi aktivacije u mekanu robotsku „odeću“. Tkanje niti omogućava podešavanje aktivatora putem pažljivog programiranja rasporeda i sastava niti.

Ovaj pristup omogućava personalizovanu promenu oblika i povratne senzorne podatke u realnom vremenu, zbog čega su tkani aktivatori naročito efikasni za primene u uređajima za rehabilitaciju.

Izrada senzorne niti je prilično jednostavna – provodne niti su upletene u spiralu oko rastegljivih središnjih niti pomoću industrijske mašine, stvarajući putanje za električnu struju.

Kad se nit upotrebljena za tkanje aktivatora rastegne, putanje kroz koje može da teče električna struja su isključene zbog razdvajanja spirala provodnih niti. Ova promena strukture deluje na električne signale koji teku kroz nit omogućavajući detekciju napetosti.

„Senzorne niti koje smo razvili su integrisane direktno u tkanje naših aktivatora. U suštini, dok se aktivator pomera, otpor u niti se menja, i ovi podaci se mogu upotrebiti za razumevanje dejstva aktivatora“, kažu istraživači.

Pošto su senzorne niti potpuno upletene u tkaninu, one ne dodaju težinu, krutost ili proširenje, omogućavajući aktivatorima da prate sopstvene pokrete bez gubitka fleksibilnosti i adaptivnosti.

„Možemo da napravimo da se pneumatski aktivatori naduvaju samo u očekivanim pravcima, rešavajući tako problem naduvavanja sa kojim se suočava meka robotika“, kažu istraživači.

„Štaviše, naša strategija omogućava fleksibilno i podesivo rešenje za proizvodnju mekih aktivatora sa multiplim transformacijama, kao što su one sposobne za bilateralno savijanje, pomoću jednostavnog prilagođavanja tenzije niti, gustine i strukture tkanja“.

Demonstracija je izvedena u pogledu bilateralnog savijanja koje bi se moglo koristiti u funkciji mekih robotskih hvataljki. Aktivatori imaju primene u nosivim uređajima za rehabilitaciju, obezbeđujući precizniju i adaptivniju podršku ljudima sa teškoćama u pokretljivosti.

Mogućnost programiranja aktivatora da imitiraju prirodne ljudske pokrete znači da bi se mogli koristiti za niz asistivnih tehnologija, čineći ih efikasnijim i udobnijim.

U budućnosti bi ovaj „tekstilni inženjering“ mogao biti korišćen za proizvodnju širokog dijapazona fleksibilnih komponenti za medicinske uređaje i robotske sisteme.

„Naš cilj je razvoj tekstilnih aktivatora sa unapređenim učinkom i raznovrsnim pokretima na kontrolisaniji način. Verujemo da će usavršavanje dizajna hijerarhijske tekstilne strukture odgovoriti na ključne izazove u zajednici meke robotike, kao što je balansiranje fleksibilnosti i izdržljivosti u mekim aktivatorima. Ovaj proces bi mogao proširiti potencijalnu primenu tekstilne meke robotike i izvršiti veći uticaj na svakodnevni život“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/TechXplore)