技术使用磁铁，光来控制和重新配置软机器人
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来自北卡罗来纳州立大学和伊隆大学的研究人员开发了一种技术，使他们能够远程控制软机器人的运动，只要需要，稍后将机器人重新配置为新形状。该技术依赖于光和磁场。
“我们尤其对可重构性感到兴奋，”北卡罗来纳州大学材料科学与工程教授乔·特雷西(Joe Tracy)说，他曾就此发表过一篇论文。“通过设计材料的特性，我们可以远程控制软体机器人的运动;我们可以让它保持一个给定的形状;然后我们可以让机器人恢复到原来的形状或进一步修改它的运动;我们可以重复这样做。就生物医学或航空航天应用而言，所有这些都很有价值。”
在这项工作中，研究人员使用了由嵌入磁性铁微粒的聚合物制成的软机器人。在正常情况下，这种材料相对坚硬并保持其形状。然而，研究人员可以使用发光二极管(LED)的光加热材料，这使得聚合物柔韧。一旦机器人柔韧，研究人员证明他们可以通过施加磁场远程控制机器人的形状。在形成想要的形状之后，研究人员可以移除LED灯，让机器人恢复原来的刚度——有效地锁定形状。
通过第二次应用光并删除磁场，研究人员可以让软机器人返回到原始形状。或者它们可以再次涂抹光并操纵磁场以移动机器人或让它们呈现新形状。
在实验测试中，研究人员证明，软机器人可以用来形成“抓手”，以提升和运输物体。这些软机器人还可以用作悬臂，或者折叠成“花朵”，花瓣可以向不同方向弯曲。
该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的博士生Jessica Liu说:“我们并不局限于二元结构，比如抓取器要么是打开的，要么是关闭的。”“我们可以控制光线，以确保机器人在任何时候都能保持形状。”
此外，研究人员开发了一个计算模型，可以用来简化软机器人的设计过程。在构建机器人原型完成特定任务之前，该模型允许他们微调机器人的形状、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。
“下一步包括优化不同应用的聚合物，”特雷西说。“例如，在不同温度下响应的工程聚合物，以满足特定应用的需要。”
纸”,软机器人用聚合物复合材料的光热和磁控重构“，”出现在期刊上科学推进。本文由NC州的前本科大学Jonathan Gillen合作;萨姆·米什拉，前博士。纳邦国家的学生;和伊隆大学物理学副教授和本杰明埃文斯。
该工作是通过国家科学基金会（NSF）的支持，根据补助金CMMI-1663416和CMMI-1662641。该工作也得到了研究三角形MRSEC，其由NSF资助的NSF授予DMR-1121107资助;由NC州的分析仪表设施和公爵大学共享材料仪表设施，由北卡罗来纳州和NSF授予ECCS-1542015提供支持。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
软机器人用聚合物复合材料的光热和磁控重构
作者:杰西卡A.-C。Liu, Jonathan H. Gillen, Sumeet R. Mishra and Joseph B. Tracy，北卡罗来纳州立大学;埃隆大学(Elon University)的本杰明·埃文斯(Benjamin A. Evans)
发表: 8月2日,科学推进
DOI：10.1126 / sciadv.aaw2897
文摘:新材料正在推动软机器人领域的发展。由分散在形状记忆聚合物基体中的磁性铁微粒组成的复合薄膜被证明可以用于可重构的远程驱动的软机器人。这种复合薄膜同时对磁场和光做出反应。通过联合磁驱动和光热加热获得的临时形状可以通过关闭光和磁场锁定。在没有磁场的情况下，随后的照明驱动永久形状的恢复。在悬臂和花朵中，演示了多次循环的锁定和解锁。卷轴显示，薄膜的永久形状可以被编程，它们可以被冻结在中间形态。双稳态抓手可以是磁和光学驱动，以及偏置，通过控制永久形状。抓取器可以反复抓取和释放物体。光热加热和磁驱动组合的仿真对新器件的设计具有指导意义。
