Metasurfaces têxteis de malha permitem que robôs macios se transformem e camuflagem sob demanda

A natureza, particularmente os seres humanos e outros animais, sempre esteve entre as principais fontes de inspiração para os roboticistas. De fato, a maioria dos robôs existentes se assemelha fisicamente a animais específicos e/ou é projetada para enfrentar tarefas, imitando as ações, movimentos e comportamentos de espécies específicas.

Uma capacidade inata de alguns animais que até agora tem sido raramente replicada nos robôs é a formação que se transforma e camuflando. Alguns organismos vivos, incluindo alguns insetos, polvos e camaleões, são conhecidos por mudam de reversivelmente sua aparência, forma e forma em resposta ao ambiente, se devem se esconder de predadores, mover objetos ou simplesmente enquanto se movem em ambientes específicos.

Pesquisadores da Universidade Jiangnan, Universidade Técnica de Dresden, Universidade Laurentiana e Centro de Educação Internacional de Moda de Xangai, criaram recentemente novas metassurfaces de têxteis flexíveis e programáveis que poderiam ser usados para desenvolver robôs que exibem capacitadas de morphing e camuflagem semelhantes. Esses materiais, introduzidos em um artigo publicado em Materiais avançados de fibraconsistem essencialmente em estruturas de malha que podem ser cuidadosamente projetadas, adaptando o arranjo geométrico de seus loops de fios entrelaçados subjacentes.

“Na natureza, os mestres do disfarce, como insetos e borboletas de folhas mortas, aperfeiçoaram a camuflagem de forma ao longo de milhões de anos, enquanto os tecidos modernos de camuflagem ainda dependem principalmente de padrões de cores estáticas”, disse ao Tech Xplore.

“Esse contraste nos levou a perguntar: e se os tecidos de camuflagem pudessem se adaptar dinamicamente, como organismos vivos, alterando a cor e a textura em tempo real para combinar com o ambiente? Nosso objetivo era explorar como as estruturas têxteis poderiam ser projetadas para obter as capacidades dinâmicas de moldagem.

Uma característica caracterizada das metasurfaces têxteis desenvolvidas pelo Dr. Sun e seus colegas é que eles também podem ser programados, adaptando o arranjo de pontos e sua geometria, em vez de confiar apenas na composição do fio usado para criá -los. Ao conduzir uma série de análises teóricas e experimentos no mundo real, os pesquisadores conseguiram delinear claramente como os materiais que eles criaram mudaram ao alterar o arranjo dos pontos e a composição do fio de maneiras específicas.

“Ao ajustar o arranjo geométrico de pontos de tecido, em vez de usar fios especiais, criamos as Metasurfaces de malha”, explicou o Sol. “Esse método orientado a geometria nos permite programar o comportamento mecânico do tecido usando uma ampla gama de tipos de fios e oferece controle robusto e escalável que permanece estável sob diferentes condições ambientais”.

Os testes iniciais revelaram que as metasurfaces recém -projetadas podem sofrer deformações desejáveis que são difíceis de obter usando a maioria dos materiais usados anteriormente para fabricar robôs macios. Isso inclui as chamadas transformações de transformações e mudanças de formação e alterações de forma gaussianas (acionadas por curvatura) motivadas pela inflação.

“Nosso estudo permite deformações precisas e programáveis de tecido na robótica têxtil macia, de estruturas infláveis com vários modos de forma, a sequências de movimento de um único gatilho, a transformações de camuflagem plana a 3D”, disse Sun.

“Esse design informado por geometria abre a porta para aplicações escaláveis e de baixo custo e personalizáveis, como dispositivos vestíveis, peles de camuflagem adaptativa para defesa, observação da vida selvagem e até roupas urbanas adaptativas para termorregulação”.

Este trabalho recente de Sun e seus colegas pode abrir novas possibilidades emocionantes para o desenvolvimento de uma ampla gama de sistemas eletrônicos e robóticos. No futuro, as metassurfaces têxteis que introduziu poderiam ser usadas para criar uma ampla gama de sistemas programáveis, incluindo equipamentos inteligentes personalizáveis ou eletrônicos de consumo adaptáveis, além de robôs com esbelos eletrônicos que podem espremer em espaços estreitos, adaptar sua forma para navegar melhor em ambientes específicos e esconder sua presença.

“Nossos próximos estudos explorarão como as estruturas têxteis hierárquicas afetam a macromecânica da robótica têxtil mole, com o objetivo de melhorar a precisão do controle e a estabilidade da forma”, acrescentou Sol. “Além disso, planejamos projetar e desenvolver roupas de camuflagem que moram formas que possam realmente ser usadas na vida real”.

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