Παρασκευή, 7 Δεκεμβρίου 2012

~ * Into the Fold Flat ~ δομές pop σε 3-D μορφές, δίνοντας μικροσκοπικά ρομπότ και εργαλεία * ~






Ως μεταπτυχιακός φοιτητής, ρομποτικής Robert Wood έγινε γοητευμένος με την ιδέα της ανάπτυξης ενός life-size, ιπτάμενη μηχανή μέλισσα. Ικανός να πετάξει στα ύψη πάνω από τα δέντρα ή ελιγμούς γύρω από τα εμπόδια, όπως ένα ρομπότ, το ξύλο κατάλαβα, θα μπορούσε να συγκεντρώσει πληροφορίες για μυστικές στρατιωτικές αποστολές ή παρακολουθούν επικίνδυνα περιβάλλοντα, χωρίς να διακινδυνεύουν ανθρώπινες ζωές.

Αργότερα, όταν ίδρυσε τη δική εργαστήριό του στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ξύλο αναπτύξει ένα σύστημα για να κόψει τα υλικά σε σαφώς καθορισμένα σχήματα και διπλώστε τους στο έντομο μεγέθους τμήματα. Οι ρυτίδες και πτυχώσεις έδωσε στους δομές τρισδιάστατες μορφές τους.

Ακόμα, δημιουργώντας ένα μικροσκοπικό ρομπότ αποδείχθηκε δύσκολη. Επειδή οι δομές ήταν τόσο μικρή, οι επιστήμονες έπρεπε να χρησιμοποιήσει μικροσκόπια και τσιμπιδάκια για να εισαγάγει μια κορυφογραμμή ή συμπιέζετε μια άκρη. "Συνέλευση με δίπλωμα σας δίνει τη δυνατότητα να δημιουργήσετε όλα τα είδη των μηχανισμών και δομών," λέει ο Wood. "Αλλά το πτυσσόμενο μέρος ήταν εξαιρετικά δύσκολο και δεν είναι πολύ ακριβή."

Ένα βράδυ, ενώ την ανάγνωση στο νεαρό γιο του, το ξύλο είχε μια στιγμή εύρηκα: Γιατί δεν παίρνουν οι μέλισσες για να τους πάει πάσο; Εμπνευσμένο από την πολύπλοκη μηχανική βρέθηκαν σε pop-up βιβλία, όπου οι δομές πηγαίνουν από επίπεδη σε 3-D με τη σειρά του μια σελίδα, άρχισε να διερευνά τρόπους για να πάρετε τα κομμάτια να ταλαντεύεται σε θέση από μόνα τους.

Ξύλο ομάδα έχει αναπτυχθεί από μια σειρά από πρωτότυπα, συνδυάζοντας στρώματα των άκαμπτων υλικών και ηλεκτρονικών ειδών ότι, όταν σας ζητηθεί, αυτο-φορές σε μικρογραφία ανυψωτικά μηχανήματα.






Η προσέγγισή του, και άλλες παρόμοιες, μπορεί μια μέρα να οδηγήσει σε όλα τα είδη των δομών που είναι δύσκολο να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας τις τρέχουσες μεθόδους παραγωγής. Οι αιτήσεις για την έρευνα πηγαίνουν πολύ πέρα από ιπτάμενες μηχανές. Οι επιστήμονες αναζητούν τώρα τρόπους για να χρησιμοποιούν αυτο-αναδίπλωση για να προσθέσετε χειρουργικά ρομπότ στα άκρα των καθετήρων για να κοιτάξει αδιάκριτα τις πιο σκοτεινές εσοχές του ανθρώπινου σώματος, αφαίρεση πολυπόδων ή καυτηριάζω όγκους. Αυτο-αναδίπλωση κατέχει επίσης υπόσχεση για την παροχή φαρμάκων και άλλων θεραπειών μέσα στο ανθρώπινο σώμα, λέει ο David Gracias, των χημικών και βιομοριακή μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, ο οποίος παρουσιάζει την ιδέα του Μαρτίου Τάσεις στον τομέα της βιοτεχνολογίας . Επιπλέον, κεραίες και τα ηλιακά κύτταρα που ξεδιπλώνονται αυτόματα μπορεί να κάνει ακόμη και τον τρόπο τους δορυφόρους πάνω από το μέλλον.


ΜΕΓΈΘΥΝΣΗ
Για να δημιουργήσετε ένα 3-D δομή, οι ερευνητές στο Ιλλινόις ξεκινήσει με την εκτύπωση βραδείας-ξήρανσης μελάνης από μέταλλο ή κεραμικά σωματίδια σε επίπεδα φύλλα (αριστερά). Τέτοια φύλλα μπορούν να διπλωθούν και να αναδιπλωθούν σε 3-D σχήματα (γερανός, δεξιά) για όσο διάστημα το μελάνι δεν στεγνώνει εντελώς.
Και τα δύο: Bok Yeop Ahn et al / 2010 Προηγμένων Υλικών
Αυτο-αναδίπλωση προσφέρει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση πολλούς τομείς της ιατρικής και της ηλεκτρονικής, Gracias λέει. Αλλά αναφέρονται για το πώς να πάει για να κάνει αυτό είναι ένα άλλο πράγμα. Οι περισσότερες εφαρμογές είναι χρόνια μακριά από την καθημερινή χρήση, περιμένουν λύσεις σε αρκετά προκλητική εμπόδια.

Για τους αρχάριους, οι επιστήμονες πρέπει να αναπτύξουν υλικά που μπορούν να τυλίγονται, διπλωμένο ή φορμαρισμένο σε διάφορα σχήματα. Μια άλλη πρόκληση υπολογίζει πού και πώς να ενσωματώσετε τις οδηγίες για την υποδοχή. Τελικά, οι ερευνητές θα πρέπει να βρουν τρόπους για να καθοδηγήσει αυτο-διπλωμένο συσκευές μόλις επιτευχθεί η τελική τους μορφή, για παράδειγμα τροφοδοτεί τις μικροσκοπικές μηχανές, έτσι ώστε να μπορούν να πετούν με δικά τους. Μια ποικιλία των προσεγγίσεων, πολλοί δανειστεί από την κατασκευή των τυπωμένων κυκλωμάτων, είναι σε πειραματικό στάδιο.







Πόρπη επάνω

Μια παρτίδα των τρισδιάστατων δομών που βρίσκονται στη φύση φορές και ξεδιπλώνονται σε καλά καθορισμένες μορφές. Φύλλα, για παράδειγμα, ξεδιπλώνει σε ένα προβλέψιμο μοτίβο από ένα μικρό, οβάλ μπουμπούκι. Οι πρωτεΐνες, οι οποίες ξεκινούν ως άμορφη χορδές των αμινοξέων, οξέα φορές και ξεδιπλώστε ανάλογα με μοριακά σήματα που παρέχονται από τοπικό περιβάλλον τους.

Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί εργάζονται για να μιμηθούν αυτό το είδος της αυτο-αναδίπλωση να δημιουργούν πολύπλοκα αντικείμενα πάρα πολύ μικρό για να συναρμολογηθούν από τις υπάρχουσες μηχανές. Το πρόβλημα, ξύλο, λέει, είναι ότι οι παραδοσιακές μέθοδοι παραγωγής χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Ορισμένες μέθοδοι έχουν σχεδιαστεί για να συγκεντρώσει μεγάλης κλίμακας, τρισδιάστατα αντικείμενα, όπως αυτοκίνητα ή ψυγεία μέρος από το μέρος. Άλλοι με μεγάλη ακρίβεια etch συρρικνωμένο συστατικά σε δισδιάστατες επιφάνειες, όπως τα τσιπ υπολογιστών. Ούτε η προσέγγιση είναι επαρκής για τη συναρμολόγηση του προστίμου κλίμακας τρισδιάστατα χαρακτηριστικά που απαιτούνται για να κάνουν ένα ιπτάμενο ρομπότ στο μέγεθος ενός μέλισσα.

Πριν από την ανάπτυξη της "pop-up" τεχνική, η ομάδα του ξύλου έπρεπε να οικοδομήσουμε κάθε επιμέρους robobee το χέρι, προσθέτοντας κομμάτια, ένα κάθε φορά. Η διαδικασία ήταν χρονοβόρα, απαιτεί ένα υψηλό επίπεδο κατάρτισης και ένα σταθερό χέρι. Ακόμα και τότε, τα αποτελέσματα ήταν άνιση: Μόνο ένα μικρό ποσοστό των μελισσών χτισμένο σε αυτό το επίπονο τρόπο λειτούργησε σωστά.


ΜΕΓΈΘΥΝΣΗ

ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΝΤΕΣΕΣ

Προβολή Μεγαλύτερης Εικόνας | Με τη βοήθεια των μεντεσέδων, οι ερευνητές μπορούν να σχεδιάσουν επίπεδες δομές που αυτο-συναρμολόγηση σε κοίλο τρισδιάστατο κάψουλες (πάνω, αριστερά). Αλλά να αποφασίσει πώς να οργανώσει τα πρόσωπα, και ως εκ τούτου τα δύο είδη των αρθρώσεων (κέντρο), μπορεί να είναι μια πρόκληση. Πολλές διαφορετικές ρυθμίσεις μπορεί να πάει πάσο σε dodecahedrons (δεξιά), αλλά πιο συμπαγής εκδόσεις κάνουν πιο αξιόπιστα. Πηγή: Γ. Randall et al / Τάσεις στον τομέα της βιοτεχνολογίας 2011
Από πάνω: Σ. Pandey et al / PNAS 2011? Stephen Egts
Αυτο-αναδίπλωση παράσχει έναν τρόπο για να δημιουργήσετε υποκοριστικό δομές, σε κλίμακες μικρόμετρα σε εκατοστά, χωρίς να χρειάζεται να κάνει πολλά πολύπλοκη συναρμολόγηση, λέει ο Wood. Με σχηματομόρφωσης επίπεδες δομές και στη συνέχεια να πάρει τους να κάμπτεται ή να πάει πάσο, οι επιστήμονες μπορούν να παράγουν 3-D μορφές με την ακρίβεια του 2-D τεχνικές. Πλήρως λειτουργική robobees Wood, για παράδειγμα, έχουν ένα άνοιγμα φτερών περίπου 3 εκατοστά - λίγο μεγαλύτερο από τη διάμετρο ενός τετάρτου των ΗΠΑ, και συγκρίσιμο με το άνοιγμα των φτερών ορισμένων βομβίνους.






Υλικό θέματα

Ενώ robobee ξύλου συνέλευση βασίζεται σε ένα ικρίωμα για να προκαλέσει την αναδίπλωση των άκαμπτων, αρθρωτά τμήματα, άλλες προσεγγίσεις απαιτούν περισσότερο εύκαμπτο υλικό. Έτσι, οι επιστήμονες είναι επίσης σε αναζήτηση των ουσιών που μπορούν να προγραμματιστούν για να επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο σχήμα και στη συνέχεια να μετατραπεί σε ένα άλλο. Τέτοια υλικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργήσουν την απόλυτη ρομπότ αναδιαρθρώσιμα - ένα που μπορεί να μετατραπεί σε απολύτως τίποτα.

Αλλά πολλά από τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή σήμερα δεν λυγίσει εύκολα ή να πάει πάσο. Μερικοί, όπως τα μέταλλα και τα κεραμικά, είναι εντελώς εύθραυστα και ως εκ τούτου επιρρεπείς σε ρωγμές. Οι επιστήμονες που θέλουν να επωφεληθούν πλήρως των δυνατοτήτων αυτο-αναδίπλωση θα πρέπει να κάνει αυτά τα εύκαμπτα υλικά, ή να δημιουργήσετε νέες με ενσωματωμένη ευελιξία.

Αυτό είναι ό, τι Τζένιφερ Λιούις, ένας μηχανικός υλικών στο Πανεπιστήμιο του Illinois at Urbana-Champaign, κάνει. Με βάση μια τεχνική που χρησιμοποιείται σε χαρτί origami, στην οποία καλλιτέχνες υγράνετε το χαρτί για να γίνει πιο εύπλαστη, έχει βρει τρόπους για τη δημιουργία υλικών που μπορεί να αντιμετωπιστεί και να διπλωθεί χωρίς ρωγμές.

Τεχνική κατασκευής των Lewis εξαρτάται άμεσης εγγραφής συγκρότημα, στο οποίο ένα μικρό ακροφύσιο μελάνης καταθέσεις που περιέχουν μέταλλο ή κεραμικά σωματίδια απευθείας πάνω σε ένα υπόστρωμα. Με την ανάμειξη διαλύτες με το μελάνι, η ομάδα της δημιουργεί φύλλα που στεγνώνουν μόνο εν μέρει. Όσο η μελάνη έχει κάποια διαλύτη, το υλικό παραμένει plasticlike? Μπορεί να διπλωθεί, ξεδιπλώνεται και να αναδιπλωθεί ξανά και ξανά.


ΜΕΓΈΘΥΝΣΗ
Ένα ρομποτικό μέλισσα που σχεδιάστηκε από ερευνητές του Harvard βασίζεται σε μια επίπεδη ικρίωμα και πάνω από 100 μεντεσέδες. Όταν τα στρώματα του άνω ποπ ικρίωμα, η μέλισσα παίρνει σχήμα και μπορεί να αφαιρεθεί από τη βάση του.
Το Χάρβαρντ microrobotics Lab
Lewis λέει ότι η προσέγγιση, που περιγράφεται το 2010 σε Προηγμένων Υλικών , μπορεί να τροποποιηθεί για να επιμηκύνει το παράθυρο του υλικού της αναδίπλωσης. Διαλύτες με υψηλό σημείο βρασμού παραμένουν σταθερά σε θερμοκρασία δωματίου και εξατμίζεται σχεδόν καθόλου. Τέτοιοι διαλύτες μπορεί να επιτρέψει σε ένα υλικό για να διατηρήσει κάμψεως του για μήνες ή χρόνια.

Μέχρι σήμερα, όλες οι δομές που δημιουργούνται στο εργαστήριο Lewis 'έχουν διπλωθεί με το χέρι. Τώρα το τέχνασμα είναι να βρούμε τρόπους για να κάνουν τα υλικά διπλώστε το σώμα σας για τη δική τους.

Ένας τρόπος για να πάει γι 'αυτό θα ήταν με πολυμερή «σχήμα-μνήμης" και κράματα, τα υλικά μπορούν να υποβάλλονται σε φάση μετασχηματισμών σε απάντηση σε ερεθίσματα όπως η θερμότητα. Δεδομένου ότι η μετάβαση υλικών από τη μια φάση στην άλλη, σύμβαση, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει ένα πτυσσόμενο δράση.







Τέτοια υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί πρόσφατα από τους επιστήμονες στο North Carolina State University στο Raleigh για τη δημιουργία αυτο-αναδίπλωση, είδους κιβώτιου δομές. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Jan Genzer και Michael Dickey έδειξε πως τα φύλλα της τεντωμένο υλικό που ονομάζεται Dinks Shrinky θα μπορούσε να προγραμματιστεί να πάει πάσο σε ένα επιθυμητό σχήμα με την απλή προσθήκη των γραμμών που εκτυπώνονται με μαύρο μελάνι. Όταν εκτίθεται σε ένα υψηλής θερμότητας λαμπτήρα, η μελάνη απορροφάται η θερμότητα, προκαλώντας το φύλλο να συρρικνώνεται κάτω κατά μήκος των γραμμών στο αρχικό του μέγεθος. Αυτή η συρρίκνωση δημιουργήθηκε πτυχές που προκάλεσαν την αναδίπλωση.

Μια νέα ρυτίδα

Είτε εργάζεστε με άκαμπτο ή εύκαμπτο υλικό, να πάρει το τελικό προϊόν δεξιά, πρέπει να εξασφαλιστεί οι γωνίες των πτυχώσεων είναι σωστές. Αυτό απαιτεί ακρίβεια στην τοποθέτηση μεντεσέδων ή ζάρες, Gracias λέει.


ΜΕΓΈΘΥΝΣΗ
Αυτο-αναδίπλωση συσκευές ότι τα κύτταρα λαβή για εντολή (όπως φαίνεται), μπορεί μια ημέρα να χρησιμοποιηθούν για βιοψίες και άλλες ιατρικές διαδικασίες.
TG Leong et al / 2010 Small
Gracias και η ομάδα του τοποθετώντας στρατηγικά μικροσκοπικά μεντεσέδες για πολυμερείς μεμβράνες και άλλα υλικά, έτσι ώστε να αναδιπλώνονται σε κάψουλες, παρόμοια με τον τρόπο ιοί κατασκευάζουν τα κελύφη τους. Ο στόχος είναι να γίνει σκόνη μεγέθους συσκευές, όπως τα ναρκωτικά που μεταφέρουν εμπορευματοκιβώτια που μπορούν να κυκλοφορούν μέσω του αίματος για να παραδώσει το φάρμακο μόνο όπου χρειάζεται. Οι ερευνητές οραματίζονται ένα κοίλο κέλυφος - ένα απλοποιημένο γεωδαιτικός θόλος του είδους - με μία επακριβώς διαμορφωμένη επιφάνεια που δεν είναι μόνο πορώδες, αλλά επίσης μπορεί να κάμπτεται για να ελέγχουν την απελευθέρωση του φαρμάκου για μεγάλες χρονικές περιόδους.

Πέρυσι, η ομάδα πήρε μια καλή αρχή, δημιουργώντας μια αυτο-συναρμολόγηση 12-sided πολύεδρο με πρόσωπα σε γωνία 116,6 μοιρών.

Για να καταλάβω τι πτυσσόμενο σχέδιο θα μετατρέψει ένα επίπεδο φύλλο σε ένα επιθυμητό σχήμα, Gracias ένωσε τις προσπάθειες με Govind Menon μαθηματικός του Πανεπιστημίου Brown. Χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα υπολογιστή, οι επιστήμονες πρώτη "κόψει" μια εικονική εκδοχή του το επιθυμητό σχήμα, εκτός μαζί πρόσωπα και ισοπέδωσε να βρείτε όλες τις πιθανές 2-D ρυθμίσεις, που ονομάζεται "δίχτυα", που θα μπορούσε να λειτουργήσει. Ένα μοναδικό 3-D σχήμα μπορεί να έχει χιλιάδες διαφορετικές δίχτυα που θα μπορούσε να δημιουργήσει εκ νέου όταν διπλώνεται. Μετά από κοσκίνισμα μέσα από τις δυνατότητες, οι επιστήμονες που θα επιλεγούν μια χούφτα για να προσπαθήσει, κατασκευάζοντας τις εκδόσεις στο εργαστήριο. Μέσω της δοκιμής και του λάθους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι πιο συμπαγής δίχτυα - αυτές με πρόσωπα που συνδέονται σε περισσότερα σημεία - ήταν καλύτερη σε αυτο-αναδίπλωση. Η συμπαγής φύση ανάγκασε ένα δίχτυ για να πάει πάσο σε ένα συγκεκριμένο τρόπο, μειώνοντας την πιθανότητα της μη σωστής αναδίπλωσης, Menon λέει.

Για να πάρετε τις αρθρώσεις να άρει, οι επιστήμονες κατατεθεί κολλήσεις κατά μήκος των άκρων του κάθε κομματιού. Όταν θερμαίνεται, τότε η κόλληση τήκεται και κουβαριασμένο επάνω, προκαλώντας τα πρόσωπα να αναδιπλώνονται προς τα άνω. Οι ακμές τράβηξε μαζί να συντήκονται κλειστή την δομή.

"Αυτό φορές δομές αυτές δεν είναι και τόσο ενδιαφέρουσα, αλλά ότι θα πάει πάσο μόνο σε ένα συγκεκριμένο σχήμα με τέτοια ακρίβεια είναι συναρπαστικό, επειδή αυτό είναι το νόημα της αυτο-οργάνωσης,« Gracias λέει. Λεπτομέρειες της μελέτης αναφέρθηκαν πέρυσι στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών .

Gracias και Menon μελετούν τώρα τρόπους για να παράγουν πιο πολύπλοκες δομές. Μία προσπάθεια στοχεύει να δημιουργήσει αυτοσυνθέσιμα buckyball τύπου δομές που περιέχουν 50 έως 60 όψεις το καθένα, σε αντίθεση με 12.

«Αρχίζουμε να αποκαλύψει τους κανόνες της αναδίπλωσης,« Gracias λέει.

Gracias ομάδα »σχεδιάζει επίσης αρθρωτές δομές που ανοίγουν και κλείνουν, ενεργώντας ως μικροχειρουργική εργαλεία που, μετά την κατάποση ή ένεση, θα μπορούσε να μειώσει μακριά κατεστραμμένο ιστό ή ειδικών φόρων κατανάλωσης σε όγκο. Σε εργαστηριακά πειράματα, οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει ένα microgripper καθοδηγείται από ένα μαγνήτη για την ανάκτηση ζωικών κυττάρων τοποθετείται σε ένα γυάλινο σωλήνα. Πρόσφατα, η ομάδα πραγματοποίησε με επιτυχία μια βιοψία-όπως και με τη διαδικασία microtool, συγκεντρώνοντας τα κύτταρα από το χοληδόχο πόρο ενός ζωντανού χοίρου. Τα αποτελέσματα αναφέρθηκαν σε απευθείας σύνδεση 9 Οκτωβρίου στο Προηγμένων Υλικών .

Αλλά εμπόδια, όπως η εξεύρεση τρόπων για να συμπεριλάβει βιοσυμβατά υλικά στο αυτο-αναδίπλωση δομές, να σταθεί στο δρόμο αυτών των συσκευών να γίνει κοινός τόπος. Πολλές από τις μεθόδους παραγωγής που αποσκοπούν στη δημιουργία μικρών δομών που αναπτύχθηκαν για τη βιομηχανία μικροηλεκτρονικής, Gracias λέει, και απλά δεν είναι κατάλληλα για την εργασία με βιολογικά υλικά.
Τα στρώματα της πολυπλοκότητας

Ενώ κάποιες ομάδες να καταλάβω τις καλύτερες διαδρομές για αναδίπλωση από την μελέτη ενός ενιαίου ισοπέδωσε δομή, αυτή η προσέγγιση δεν είναι πάντα παραδώσει σε μια επιθυμητή λειτουργία.

"Έχοντας πολλαπλά στρώματα μας δίνει ένα τεράστιο φάσμα των σχεδιαστικών επιλογών," λέει ο Wood. Ρομποτικό μελισσών του ξύλου, για παράδειγμα, ξεκινά σαν μια στοίβα από 18 φύλλα ισχυρές αλλά ελαφρύ υλικό συγκολληθεί μαζί. Αυτή η δομή επιτρέπει στους ερευνητές να προσθέτουν ή χαράζεται ηλεκτρικά εξαρτήματα επί των στρώσεων, ενώ η συσκευή είναι επίπεδη, χρησιμοποιώντας τις ίδιες τεχνικές chip εταιρείες να στηριχθεί για να κάνουν κυκλωμάτων.

Μέχρι σήμερα, το μεγαλύτερο μέρος των ατομικών ηλεκτρονικών της μέλισσας συστατικά - όπως η όραση και ορίζοντα-αισθητήρων που βοηθούν τις μέλισσες διατήρηση της σταθερότητας, ενώ κατά την πτήση - έχουν προστεθεί χειροκίνητα. Αλλά οι ερευνητές εργάζονται για τους τρόπους να ενσωματώσει τα στοιχεία στο 2-D μορφή περιλαμβάνοντας "στρώματα κύκλωμα."

Αυτές οι προσθήκες κάνουν την τοποθέτηση των διπλώνει ένα πιο δύσκολο ερώτημα. Κάθε ένα από τα 18 φύλλα - ίνες άνθρακα για το σώμα, τιτάνιο και πολυμερών μεμβρανών για τα φτερά, και πλαστικό για τις αρθρώσεις - κόβεται σε ένα ορισμένο ρυθμό από ένα λέιζερ και ευθυγραμμίζεται κατάλληλα στη στοιβάζονται σάντουιτς. Καθώς η δομή σκάει στο σχήμα, καμπτήρα μεντεσέδες στο σχεδιασμό σπρώξετε προς τα έξω, επιτρέποντας τα φτερά της μέλισσας και άλλα μικροσκοπικά τμήματα να ενταχθούν σε ένα σώμα. Αργότερα, οι αρθρώσεις επιτρέπουν στα μέρη να κάμπτονται και να λυγίζουν.

Υπολογίζοντας πού και πώς να τοποθετήσει τα περισσότερα από 100 μεντεσέδες που θα δημιουργήσει το pop-up μέλισσα συνεχίζει να είναι εξαντλητική. Επί του παρόντος γίνεται με "χαρτί και στυλό," η διαδικασία απαιτεί μήνες εργασίας. Αυτό συμβαίνει γιατί οι μεντεσέδες πρέπει να καθοριστούν μέσα από πολλαπλές στρώσεις πάχους. Μια λανθασμένη ρύθμιση μπορεί να οδηγήσει σε μια διαμόρφωση που δεν μπορεί να αυτο-συναρμολόγηση ή που προκαλεί το ρομπότ να παγώσει σε δράση.

Για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης, το ξύλο και η ομάδα του έχουν μετατραπεί σε Erik Demaine του Massachusetts Institute of Technology. Demaine έχει από καιρό γοητευμένος από τα μαθηματικά προβλήματα που αναπτύσσονται φυσικά σε origami, και είναι ειδικός σε έναν κλάδο της επιστήμης που ονομάζεται origami μαθηματικά. Οι σπουδές του περιλαμβάνουν προσπάθειες για να διακρίνει πως το πάχος του υλικού - εάν το χαρτί, μέταλλο ή πολυμερές - επηρεάζει την ικανότητα να δημιουργούν διάφορα σχήματα με το δίπλωμα.

Το ξύλο αντλώντας από αυτές τις ιδέες για την ανάπτυξη ενός υπολογιστή-based πρόγραμμα που μπορεί να βοηθήσει να τέμνεται το αναδίπλωση. Το νέο λογισμικό θα αυτοματοποιήσει πολλές πτυχές της διάταξης, που δείχνει πού και πώς βασικών μηχανισμών πρέπει να τοποθετηθεί.

Μετά την ανάπτυξη συντομεύσεις για την πραγματοποίηση των περίπλοκες δομές και ηλεκτρονικά για μέλισσα-ρομπότ μεγέθους τους, οι επιστήμονες ελπίζουν να αντιμετωπίσουν άλλες προκλήσεις που συνδέονται με τις ιπτάμενες μηχανές.

Επί του παρόντος, οι μέλισσες πρωτότυπο λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια που μεταδίδεται μέσω λεπτή καλωδίωση από υψηλής τάσης ενισχυτές. Ξύλο έχει ως στόχο να προσθέσει μια πηγή ρεύματος επί του σκάφους, όπως ενσωματωμένη μπαταρία. Μια λεπτή μπαταρία θα μπορούσε να συμπεριληφθεί ως ένα πρόσθετο στρώμα, ή ένα μικρο-κυψελών καυσίμου θα μπορούσε να κολληθεί σε μία από τις υπάρχουσες στρωμάτων κατά την κατασκευή.

Τελικά, ξύλο, λέει, ότι ελπίζει να σχεδιάσει ένα πλήρωμα πλήρως λειτουργικό robobees που δρουν ως ομάδα, την επικοινωνία και τη συνεργασία για να εξερευνήσετε μέρη που είναι επικίνδυνα ή δύσκολο να επιτευχθεί.

Αλλά αυτό μπορεί να είναι μια δεκαετία ή έτσι πριν από σμήνη των μελισσών πετούν περίπου. Πριν από εκείνη την εποχή, άλλα αυτο-αναδίπλωση ρομπότ θα μπορούσε να βρει πραγματικές εφαρμογές.

Η ομάδα του ξύλου πειραματίζεται με μια 20-πόδια-σαρανταποδαρούσα εμπνευσμένη ρομπότ να εκτελεί αναζήτηση-και-διάσωσης. Και ομάδα Gracias «σχεδιάζει ένα ευρύ φάσμα της αυτο-αναδίπλωση συσκευές - ανάπτυξη ασύρματων, αναδιαρθρώσιμα χειρουργικά εργαλεία που ανταποκρίνονται στο φως, το pH, τα ένζυμα και τη θερμοκρασία. Τέτοιες ικανότητες μπορούν να επιτρέπουν στις συσκευές να αναμορφώσουν ίδιοι σε απόκριση προς ειδικούς δείκτες ασθένεια ή συνθήκες στο σώμα.

Ένα πράγμα είναι σίγουρο: Θα είναι διασκεδαστικό να παρακολουθήσουν τις εξελίξεις ξεδιπλώνονται.


http://www.sciencenews.org/view/feature/id/346706/description/Into_the_Fold


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου