[Разработка робототехники, Производство и разработка электроники, Робототехника, Научно-популярное, Химия] Сингапурские исследователи дали роборуке возможность чувствовать предметы и регенирировать
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 3 месяца
Сообщений: 27286
Сингапурские исследователи создали биомиметический материал из высокоэластичного полимера, имитирующий человеческую кожу. Он способен автономно самовосстанавливаться при механическом повреждении, имитировать осязание и определять приближение объектов. 
Способность человеческой кожи реагировать на механическое воздействие обусловлена работой тактильных механорецепторов. Они собирают данные о давлении, растяжении и вибрациях, воздействующих на кожу, путём преобразования стимулов из внешней среды в нервные импульсы. Исследователи в области робототехники тщательно изучают процессы образования этих импульсов, чтобы воспроизвести их при производстве роботизированных протезов и промышленных роботов. К настоящему моменту есть множество разработок, способных имитировать часть функций человеческой кожи. Например, в 2018 году швейцарские учёные разработали высокоэластичную ткань. В неё можно встраивать электроды, реагирующие на механические воздействия. В 2019 году исследователи использовали масштабную систему сенсоров, чтобы робот не раздавил человека в объятиях. В прошлом году американские исследователи создали систему мягких датчиков на основе силикона. Существуют также разработки на основе гидрогеля, пектиновых плёнок и других материалов. Сингапурские исследователи решили пойти дальше и сделать материал, способный не только воссоздать работу тактильных механорецепторов, но и самовосстанавливаться после механических повреждений. Для производства материала исследователи сначала высушили фтористые ПАВ (Fluorosurfactant, Zonyl FS-300) при температуре 70 °C. После растворили два грамма поливинилиденфторида (PVDF-HFP) в ацетоне и размешивали в течение четырёх часов. В раствор добавили 1,7 мл фтористых ПАВ и перемешивали ещё сутки. 46 мкл 1,3-диаминопропанама (DAP) капельно замешивали в раствор, в результате чего через полчаса он стал жёлтым. После исследователи добавили микрочастицы никеля (µNi) и смешали раствор во FlackTek при 2,5 тысячах оборотов в секунду в течение 2,5 минут. Смесь отлили в стеклянную форму 2,5 × 5 × 0,2 см (ширина × длина × высота). Материал нагревали на плите при температуре 70 °C до самовспенивания путём испарения ацетона (около 30 минут). Для сшивания полимера материал нагревали при температуре 120 °C в течение получаса.
Слева изображена схема биомиметического материала AiFoam. Полимерные цепи (синие) сшиты DAP (чёрные), образущим основу из низкомодульного эластомера. Частицы микроникеля (μNi, серый) смешиваются с эластомером и образуют вспененный биомиметический материал. Диоль-дипольное взаимодействие между полимерными цепями и молекулами поверхностно-активного вещества задерживают вещество на поверхности и позволяют материалу самовосстанавливаться. Справа отображена схема датчика AiFoam, имитирующего соматосенсорную систему иннервации кожи человека (вверху). Исследователи разрезали материал на кубики (1см2) и встроили в него трёхмерные электроды радиусом 75 мкм, припаянные к гибкой микросхеме. При приложении силы материал сжимается, что приводит к изменению формы электродов и измеримому изменению электрического импеданса. Полученный датчик определял направление и распределение силы путём обработки сигналов от электродов, показавших наибольшее изменение сопротивления по отношению к остальным электродам. Кроме того, фтористые ПАВ и частицы µNi обладают высокой диэлектрической проницаемостью, благодаря чему материал может работать как датчик приближения. 
Изображение AiFoam, сделанное при помощи электронной микроскопии. Слева направо: материал в исходном состоянии, при нагрузке с нормальной силой, при боковой нагрузке. Пунктиром выделено положение трёхмерного электрода. Стрелки обозначают направление приложенной силы. Шкала 200 мкм. Во время испытаний материал продемонстрировал самовосстанавливающиеся свойства. Сопротивление AiFoam и его чувствительность к давлению полностью восстановились при температуре 70 °C в течение четырёх дней после повреждения. Также материал может растягиваться по длине на 230 % и на 180 % у образцов со сросшимися повреждениями. 
Полученные датчики исследователи испытали на роботизированной руке. Как и ожидали учёные, рука смогла определить приближение человеческого пальца, рассчитать приложенную силу и определить её направление. Благодаря этому исследователи повысили точность и плавность движений роботизированной руки. На данный момент авторы исследования ведут переговоры с несколькими компаниями по производству робототехники. Они рассчитывают внедрить технологию в промышленное производство в течение пяти лет.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Материалы исследования опубликованы в статье «Artificially innervated self-healing foams as synthetic piezo-impedance sensor skins» в журнале Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-020-19531-0.
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Научно-популярное, Химия] Ученые поняли, почему золото хранится залежами, и почему рядом с мышьяком
- [Научно-популярное, Здоровье, Биология] Nature: Растет число свидетельств безопасности и эффективности вакцины Sputnik V
- [Научно-популярное, Мозг, Здоровье] Исследователи измерили эффекты стресса от офиса открытой планировки
- [Научно-популярное, Физика, Экология] Блогер выиграл пари с физиком, доказав что ветроход Blackbird может двигаться по ветру быстрее ветра
- [Гаджеты, Робототехника, Искусственный интеллект, AR и VR, Будущее здесь] Обзор команд полуфиналистов $10M ANA Avatar XPRIZE
- [Производство и разработка электроники, Робототехника, Искусственный интеллект, Мультикоптеры, Будущее здесь] Израиль впервые протестировал рой боевых беспилотников
- [Геоинформационные сервисы, Промышленное программирование, Научно-популярное, Инженерные системы] Развитие горной отрасли: цифровые технологии и добыча полезных ископаемых
- [Машинное обучение, Научно-популярное, Искусственный интеллект] Сговор и жульничество в академических кругах (перевод)
- [Научно-популярное, Биографии гиков, Физика] Валентин Федорович Золотарев (1931—2000) — родоначальник твердотельного телевидения
- [Научно-популярное, Физика] Спросите Итана: почему в зеркалах лево и право меняются местами, а низ и верх – нет? (перевод)
Теги для поиска: #_razrabotka_robototehniki (Разработка робототехники), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (Производство и разработка электроники), #_robototehnika (Робототехника), #_nauchnopopuljarnoe (Научно-популярное), #_himija (Химия), #_robototehnika (робототехника), #_himija (химия), #_pav (пав), #_kozha (кожа), #_singapurskie_uchenye (сингапурские ученые), #_polimery (полимеры), #_osjazanie (осязание), #_roboty (роботы), #_razrabotka_robototehniki (
Разработка робототехники
), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (
Производство и разработка электроники
), #_robototehnika (
Робототехника
), #_nauchnopopuljarnoe (
Научно-популярное
), #_himija (
Химия
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 16-Май 00:11
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 3 месяца |
|
|
Сингапурские исследователи создали биомиметический материал из высокоэластичного полимера, имитирующий человеческую кожу. Он способен автономно самовосстанавливаться при механическом повреждении, имитировать осязание и определять приближение объектов.  Способность человеческой кожи реагировать на механическое воздействие обусловлена работой тактильных механорецепторов. Они собирают данные о давлении, растяжении и вибрациях, воздействующих на кожу, путём преобразования стимулов из внешней среды в нервные импульсы. Исследователи в области робототехники тщательно изучают процессы образования этих импульсов, чтобы воспроизвести их при производстве роботизированных протезов и промышленных роботов. К настоящему моменту есть множество разработок, способных имитировать часть функций человеческой кожи. Например, в 2018 году швейцарские учёные разработали высокоэластичную ткань. В неё можно встраивать электроды, реагирующие на механические воздействия. В 2019 году исследователи использовали масштабную систему сенсоров, чтобы робот не раздавил человека в объятиях. В прошлом году американские исследователи создали систему мягких датчиков на основе силикона. Существуют также разработки на основе гидрогеля, пектиновых плёнок и других материалов. Сингапурские исследователи решили пойти дальше и сделать материал, способный не только воссоздать работу тактильных механорецепторов, но и самовосстанавливаться после механических повреждений. Для производства материала исследователи сначала высушили фтористые ПАВ (Fluorosurfactant, Zonyl FS-300) при температуре 70 °C. После растворили два грамма поливинилиденфторида (PVDF-HFP) в ацетоне и размешивали в течение четырёх часов. В раствор добавили 1,7 мл фтористых ПАВ и перемешивали ещё сутки. 46 мкл 1,3-диаминопропанама (DAP) капельно замешивали в раствор, в результате чего через полчаса он стал жёлтым. После исследователи добавили микрочастицы никеля (µNi) и смешали раствор во FlackTek при 2,5 тысячах оборотов в секунду в течение 2,5 минут. Смесь отлили в стеклянную форму 2,5 × 5 × 0,2 см (ширина × длина × высота). Материал нагревали на плите при температуре 70 °C до самовспенивания путём испарения ацетона (около 30 минут). Для сшивания полимера материал нагревали при температуре 120 °C в течение получаса.  Слева изображена схема биомиметического материала AiFoam. Полимерные цепи (синие) сшиты DAP (чёрные), образущим основу из низкомодульного эластомера. Частицы микроникеля (μNi, серый) смешиваются с эластомером и образуют вспененный биомиметический материал. Диоль-дипольное взаимодействие между полимерными цепями и молекулами поверхностно-активного вещества задерживают вещество на поверхности и позволяют материалу самовосстанавливаться. Справа отображена схема датчика AiFoam, имитирующего соматосенсорную систему иннервации кожи человека (вверху). Исследователи разрезали материал на кубики (1см2) и встроили в него трёхмерные электроды радиусом 75 мкм, припаянные к гибкой микросхеме. При приложении силы материал сжимается, что приводит к изменению формы электродов и измеримому изменению электрического импеданса. Полученный датчик определял направление и распределение силы путём обработки сигналов от электродов, показавших наибольшее изменение сопротивления по отношению к остальным электродам. Кроме того, фтористые ПАВ и частицы µNi обладают высокой диэлектрической проницаемостью, благодаря чему материал может работать как датчик приближения.  Изображение AiFoam, сделанное при помощи электронной микроскопии. Слева направо: материал в исходном состоянии, при нагрузке с нормальной силой, при боковой нагрузке. Пунктиром выделено положение трёхмерного электрода. Стрелки обозначают направление приложенной силы. Шкала 200 мкм. Во время испытаний материал продемонстрировал самовосстанавливающиеся свойства. Сопротивление AiFoam и его чувствительность к давлению полностью восстановились при температуре 70 °C в течение четырёх дней после повреждения. Также материал может растягиваться по длине на 230 % и на 180 % у образцов со сросшимися повреждениями.  Полученные датчики исследователи испытали на роботизированной руке. Как и ожидали учёные, рука смогла определить приближение человеческого пальца, рассчитать приложенную силу и определить её направление. Благодаря этому исследователи повысили точность и плавность движений роботизированной руки. На данный момент авторы исследования ведут переговоры с несколькими компаниями по производству робототехники. Они рассчитывают внедрить технологию в промышленное производство в течение пяти лет.Извините, данный ресурс не поддреживается. :( Материалы исследования опубликованы в статье «Artificially innervated self-healing foams as synthetic piezo-impedance sensor skins» в журнале Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-020-19531-0. =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Разработка робототехники ), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki ( Производство и разработка электроники ), #_robototehnika ( Робототехника ), #_nauchnopopuljarnoe ( Научно-популярное ), #_himija ( Химия ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 16-Май 00:11
Часовой пояс: UTC + 5