V posledních letech se výzkum v oblasti robotiky a materiálového inženýrství posunul směrem k vytváření inteligentních materiálů, které dokážou reagovat na vnější podněty. Jedním z nejnovějších průlomů v této oblasti je vývoj tzv. „metabota“ – materiálu, který se může rozpínat, měnit tvary a pohybovat se bez potřeby motorů či vnitřních převodů. Tento fascinující objev pochází z laboratoří Princetonské univerzity.
Co je vlastně ,,metabot”?
Metabot je v podstatě robot nebo zařízení, které má schopnost měnit svůj tvar a velikost podle potřeby. Tyto technologie jsou často inspirovány přírodou, například chováním chobotnic nebo jiných měkkých tvorů, kteří dokážou měnit tvar svého těla. Metaboty mohou být využívány v různých oblastech, jako je průzkum vesmíru, medicína nebo záchranné operace. Díky své flexibilitě a adaptabilitě mohou snadno procházet úzkými prostory nebo se přizpůsobit různým prostředím. Je to fascinující technologie, která stále čeká na plné využití v praxi.
Inspirace origami a metamateriály
Základní myšlenkou tohoto projektu bylo využít principy origami, starodávného umění skládání papíru, k vytvoření struktury, která by mohla fungovat jako robot. Vědci na Princetonské univerzitě, vedení profesorem Glauciem Paulinem, vyvinuli metamateriál, který je schopen měnit své mechanické vlastnosti na základě své fyzické struktury, nikoliv chemického složení.
Metamateriál je vytvořen kombinací jednoduchých plastů a speciálně navržených magnetických kompozitů. Pomocí magnetického pole lze tento materiál na dálku ovládat – může se rozpínat, pohybovat a deformovat v různých směrech bez fyzického kontaktu.
Metabot: Nová generace robotů
Tento inovativní materiál byl pojmenován „metabot“. Jeho modularita a schopnost rekonfigurace umožňují složité chování, které je řízeno elektromagnetickými signály. Minjie Chen, docentka elektrotechniky a počítačového inženýrství na Princetonu, vysvětluje, že elektromagnetická pole přenášejí energii a signály současně, což umožňuje okamžitý a přesný přenos točivého momentu na dálku.
Jednotlivé buňky metabota jsou navrženy tak, aby byly navzájem zrcadlovými obrazy – tento jev známý jako chiralita umožňuje komplexní mechanické chování. Tuo Zhao, postdoktorandský výzkumník, zdůrazňuje, že metabot může reagovat na jednoduchý tlak velkými zkrouceními a smršťováním.
Možnosti aplikace a budoucí výzkum
Metabot má potenciál pro široké spektrum aplikací. V oblasti medicíny by například mohl sloužit k dodávání léků do specifických částí těla nebo asistovat chirurgům při opravě poškozených tkání. Další možné využití zahrnuje termoregulaci – vědci úspěšně demonstrovali schopnost metabota regulovat teplotu pohybem mezi povrchy s různými absorpčními vlastnostmi.
„To nám dává fyzikální metodu pro simulaci komplexního chování, jako jsou nekomutativní stavy,“ řekl Paulino.
Geometrie hraje zásadní roli v designu tohoto materiálu. Vědci použili tzv. Kreslingovy vzory, které umožňují trubkám kroutit se a stlačovat se pod vlivem magnetických polí. Tento opakující se vzor umožňuje každé části trubice pohybovat se nezávisle.
Jaká je budoucnost
Vývoj metabota představuje významný krok vpřed v oblasti robotiky a materiálového inženýrství. Tento materiál nabízí nové možnosti pro design inteligentních systémů, které mohou reagovat na změny prostředí a plnit složité úkoly bez tradičních mechanických komponent. Výzkum na Princetonské univerzitě tak otevírá nové cesty pro aplikace v medicíně, energetice a dalších průmyslových odvětvích. Budoucnost robotiky může být formována právě těmito inovativními přístupy k materiálovému designu.
Přepracovaná zpráva z Princeton University
