Умные материалы нового поколения: как 3D-печать научилась чувствовать движения

Учёные Массачусетского технологического института (MIT) сделали прорыв в создании "чувствительных" материалов, которые способны определять собственные движения. Они разработали 3D-печатные структуры, способные фиксировать изменения формы за счёт встроенных воздушных каналов. Эти материалы могут стать основой для новых технологий в робототехнике, медицине и даже умной одежде.

Фото: https://commons.wikimedia.org by Svitlana Lozova, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

3д принтер

Как работает технология

Исследователи из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) использовали технологию 3D-печати DLP (Digital Light Processing). В этом методе фотополимерная смола затвердевает под воздействием света, позволяя создавать сложные полые конструкции. В таких структурах находятся заполненные воздухом каналы, через которые при деформации выходит воздух. Датчики давления фиксируют эти изменения, позволяя системе точно определять, как именно изменяется форма объекта.

Роботы, которые "чувствуют"

Технологию испытали на мягком роботе с четырьмя степенями свободы. Его оснастили сервомоторами и 12 встроенными датчиками. В течение 18 часов учёные собирали данные, анализируя их с помощью искусственного интеллекта. В результате они создали нейросетевую модель, способную точно распознавать движения робота, используя исключительно данные датчиков давления.

Перспективы применения

Эта разработка открывает новые возможности для мягкой робототехники. Инженеры могут создавать роботов с интегрированными датчиками, которые не требуют дополнительных внешних сенсоров. Такие технологии могут быть применены:

• В медицине — для разработки протезов и экзоскелетов, которые чувствуют движения пользователя;
• В индустрии моды — для создания "умной" одежды, фиксирующей осанку и движения;
• В аэрокосмической отрасли — для создания самонастраивающихся конструкций.

Учёные уверены, что их открытие станет основой для нового поколения адаптивных материалов, способных взаимодействовать с окружающей средой без сложных электронных систем.

Уточнения

3D-принтер - станок с числовым программным управлением, реализующий только аддитивные операции, то есть добавляющий порции материала к заготовке. Обычно использует метод послойного нанесения материала, однако существуют и методы непрерывного формирования детали в объёме жидкого фотополимера, при которых деталь не делится на слои, а формируется целиком.