home
user-header

                        
                        
На 3D-принтере научились печатать сложных магнитных роботов
14 июня 2018 г., 10:43 311

Американские исследователи нашли способ заранее программировать поведение 3D-печатных объектов в магнитном поле и для демонстрации работоспособности метода напечатали шестиногого робота, который может двигаться во внешнем поле и захватывать предметы. В статье, опубликованной в Nature, авторы рассказали, что использовали мягкий материал с включениями ферромагнитных частиц таким образом, чтобы создавать области которые по-разному реагируют на внешнее магнитное поле. Электромагнит вокруг печатающей головки принтера создает магнитное поле, ориентация которого задает ориентацию частиц в материале и определяет поведение объекта в магнитном поле после завершения печати.

Здесь и ниже изображения Yoonho Kim et al. (Nature, 2018)


 

Инженеры, создающие роботов для медицинских применений, сталкиваются с целым рядом проблем. Поскольку они должны быть небольшими, их сложно оборудовать электромоторами, аккумуляторами и другими ключевыми компонентами. Многие разработчики подобных устройств решают эту проблему с помощью внешнего магнитного поля, позволяющего одновременно решить проблему с двигателем и источником энергии для него. Но пока почти все эти разработки находятся на начальном уровне и не позволяют реализовывать в роботе сложные движения (или позволяют, но с помощью громоздких актуаторов), поэтому ученые продолжают разрабатывать более совершенные способы магнитного управления.

 

Группа ученых под руководством Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) из Массачусетского технологического института научились с помощью 3D-печати придавать мягкому материалу способность совершать сложные движения в ответ на изменения внешнего магнитного поля. Материал для 3D-печати состоит из силиконового эластомера, выступающего в роли матрицы, и двух типов частиц-включений — ферромагнитных частиц сплава неодим-железо-бор размером около пяти микрометров, а также наночастиц диоксида кремния. Кремниевые частицы позволяют подобрать текучесть материала для 3D-печати таким образом, чтобы они выходили из печатающей головки под давлением, но при этом сохраняли свою форму после печати даже при условии, что сверху нанесены еще несколько слоев.

 

 

Ученые предложили задавать поведение частей материала во внешнем поле на стадии печати. Для этого они оборудовали печатающую головку 3D-принтера электромагнитной катушкой, намотанной вокруг канала, по которому проходит материал печати. Эта катушка создает магнитное поле, направленное вдоль или в обратном направлении относительно потока материала, за счет чего ферромагнитные частицы ориентируются соответствующим образом. В результате в напечатанном материале можно создать домены с нужным направлением намагниченности и нужной реакцией на внешнее поле. При этом печатающая головка экранирована и слабо влияет на ориентацию частиц в уже напечатанных слоях.

 

Схема создания доменов с определенной намагниченностью в материале

 

Ученые разработали модель, которая позволяет предсказать изменения формы материала в зависимости от расположения созданных в нем доменов и показали ее эффективность, создав несколько необычных прототипов. К примеру, они напечатали шестиконечного робота, который может складывать конечности, ползти, кататься и захватывать легкие предметы. Кроме того, исследователи напечатали несколько других структур, в том числе ауксетики, которые сокращаются по двум направлениям при приложении внешнего магнитного поля.

 

Структура магнитных доменов, симуляция и реальное поведение напечатанных прототипов ауксетиков

 

Недавно немецкие ученые разработали отчасти похожий метод создания магнитных роботов, способных совершать сложные движения во внешнем поле. Они использовали силиконовый эластомер с ферромагнитными частицами, которые намагничиваются таким образом, что их векторы намагниченности в полоске имеют гармонический профиль. В результате получаемая таким образом полоска изгибается во внешнем магнитном поле, причем величина и направление изгиба зависит от величины и направления вектора магнитной индукции.

 

N+1

#техника, #естественные_науки

Избранное
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться
с помощью аккаунта в соц.сети
Читайте также

Нам есть чему поучиться, история не моя, однако стоит почитать.

 

Введение
Эта книга – целая история.
Это история о том, как отчаянный инженер взялся за свою жизнь. И я оказался тем инженером.
Я покажу, в какую задницу смог залезть. И как получилось из неѐ выбраться.
Первая часть книги о том, как я медленно топтал свою личность. О том, как забивал на свой внутренний голос. О том, как подавлял свои искренние желания и поступал не так, как хотел. О том, как убивал свою индивидуальность. О том, как позволял людям оскорблять меня.
Вы спросите: «Для чего ты делишься своей личной жизнью?»
И мой ответ: я нигде не нашѐл помощи в вопросах: как победить свои страхи, как следует вести себя в обществе, как правильно реагировать на критику, как найти себя в жизни...
Да. Я рассказываю о тѐмных закоулках моей жизни, о которых не знают даже мои близкие. Зачем мне делиться этим со складчиками?
А оттого, что я многого натерпелся. Мне надоело притворство. Считаю, что только искренняя история создаст доверие с читателем.
В этой книге, я – настоящий. И выкладываю всѐ как есть. Унижения, грязь, обиды, переживания, мои мысли, ощущения и выводы. Верю, что это вдохновит вас на действия.
Остальные части о том, как я брал себя в руки. Начал подниматься. Было больно. У меня была лишь одна мысль: «Так жить я не хочу. Я достоин большего».
В этих частях описаны инструменты, которые прицельно меняли мою жизнь. Книга имеет чѐткую структуру. Именно такую, в которой я внедрял все задания.
Будет 20 заданий. На каждое задание мой личный пример. Выполнять задания или нет – ваша воля. Но я верю, что вы купили эту книгу не для
коллекции.
Конечно, можно прочитать всю книгу, пролистать задания. Затем восхититься моими успехами и сказать, что мне повезло. Это «жизнь человека, который смог» – как сказал один из складчиков.
А про себя подумаете: «Я ведь не такой, как он. У меня другой опыт.
Другой характер. Другая жизнь».
Результат этой книги - сосредоточенная работа над собой.
Чтобы качественно сдвинуть жизнь нужно работать. Будет нелегко.
Нужно забыть об удаче. После всех успехов в жизни, могу заверить: чем меньше ждѐшь удачу, тем чаще она приходит.
Возможно, какие-то задания вы уже встречали. В тренингах, в книгах.
Я встречал многое в других книгах, до чего дошѐл сам. Множество методик уже есть в интернете. Однако их столько, что не разобрать, какие эффективные, а какие нет.
Я выполнял задания из других тренингов и книг. И если они работали со мной – то включал их дополненный вариант в свою книгу.
Надеюсь, когда вы будете читать эту книгу, вам придет ощущение: «Даа,
это именно то, что я искал. Я чувствую, что в этой книге много пользы».
Именно такого ощущения я добиваюсь.
При выполнении заданий, будем руководствоваться одним правилом:
«Лучше тупой карандаш, чем острая память». Все задания под запись. На бумаге или в электронном виде. Ваш выбор.
Искренне верю, что моя история поможет вам понять кое-что.
Менять свою жизнь никогда не поздно... но помните:
«Жизнь даѐтся лишь один раз. И она чрезвычайно коротка»
Я выбрал прожить еѐ достойно.
Всѐ, что происходит со мной – хорошее или плохое – часть процесса достижения успеха. Я не жалею ни о чѐм. И благодарен за всѐ, что случилось со мной. Если бы не произошло хоть малейшего события, я бы не был таким, какой есть сейчас.​

Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации