בהרווארד פותחו רובוטים רכים מבוקרים המשמשים ברפואה והנדסת תעשיה 

מאת יחיאל ינאי       פורסם: 25.8.2019
חוקרים מאוניברסיטת הרווארד והמכון הטכנולוגי של קליפורניה פיתחו באמצעות הדפסה תלת מימדית רובוטים רכים ומבוקרים העשויים לשמש בתחומי הרפואה והנדסת התעשיה.

ממחקר שפורסם ב- Science Robotics,  עולה שרובוטים רכים רבים דורשים קשר למערכות כוח ובקרה חיצוניות או שהם מוגבלים בכמות הכוח שהם יכולים להפעיל. הדפסת צירים פעילים לרובוטים תאפשר להם לפעול בסביבות בהן מתלים אינם מעשיים ולהרים חפצים הרבה יותר כבדים. 
הרובוטים הרכים עשויים מחומרים גמישים במיוחד, ומסוגלים לתנועות טבעיות הדומות לאורגניזמים חיים. החוקרים פנו לאוריגמי ליצירת רובוטים רכים רב-פונקציונליים כיוון שקיפולים רציפים יכולים לקודד מספר צורות ופונקציונליות במבנה יחיד.
 
כדי שהרובוטים יגיבו לשינויים, שולבו חומרים פעילים בתוך חפצים מודפסים תלת-ממדיים כולל גבישים נוזליים (LCE) המאפשרים תגובת כיפוף גדולה כאשר היא נחשפת לחום. עם חומר זה  הודפסו שני סוגים של צירים רכים בתלת מימד המתקפלים בטמפרטורות הפעלה שונות.  כשהם מחוממים מעל הטמפרטורות שלהם, צירי ה- LCE המודפסים בתלת ממד משנים את צורתם בדרגות המקבילות.
ניתן לתכנת את תגובת ההפעלה של הצירים כך שתתקפל בסדר מסוים. מסבירה החוקרת ארדה קוטיקיאן: "בעזרת השיטה שלנו להדפסת צירים פעילים, אנו מתכננים את תגובת הטמפרטורה, כמות המומנט שהצירים יכולים להפעיל, זווית הכיפוף שלהם וכיוון הקיפול. שיטת הייצור שלנו מאפשרת לשלב רכיבים פעילים אלה עם חומרים אחרים".

בין היתר הציג הצוות פוליאדרון אוריגמי מתפתל עם שלוש תצורות יציבות. כאשר הוא ממוקם בסביבה חמה, הרובוט יכול להתקפל לצורה מקופלת וקומפקטית הדומה לקליפ נייר ולהתגלגל כשהוא מקורר. ניתן לשלוט באופן פסיבי על מבנים בלתי קשורים אלה. כלומר, על ידי חשיפת המבנים לסביבות טמפרטורה ספציפיות, הרובוטים יגיבו בהתאם לתוכנת הצירים.
 
המחקר המדובר התמקד רק בגירויים תרמיים, אך ניתן לתכנת גם תגובות של גבישים נוזליים לאור, pH, לחות וגירויים חיצוניים אחרים.  מסבירה מנהלת המחקר קיארה דריאו:  "שילוב של פולימרים יכול להוביל לחומרים עם הפעלה עצמית בתגובה לגירויים שונים. בעתיד ניתן לתכנת חומרים כאלה לביצוע משימות מורכבות יותר ויותר, וטשטוש הגבולות בין חומרים לרובוטים". 
הרובוט הרך המודפס התלת-ממדי מדגים קיפול רצף ככל שהטמפרטורה עולה