Wikipedysta:Kazimirwp7/Miękka robotyka: Różnice pomiędzy wersjami

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
m (us. nieistniejący szablon)
(→‎Przypisy: źródła/przypisy)
Linia 1: Linia 1:


[[Plik:Soft_Robotics_1.jpg|mały|484x484px| Robot kołowy o miękkich nogach z możliwością poruszania się po ziemi]]
[[Plik:Soft_Robotics_1.jpg|mały|484x484px| Robot kołowy o miękkich nogach z możliwością poruszania się po ziemi]]
'''Miękka robotyka''' jest poddziedziną [[Robotyka|robotyki]] dotyczącą projektowania, sterowania i wytwarzania robotów składających się z materiałów podatnych (elastycznych). W przeciwieństwie do robotów o sztywnym konstrukcji zbudowanych z metali, ceramiki i twardych tworzyw sztucznych podatność miękkich robotów może poprawić bezpieczeństwo podczas pracy w bliskim kontakcie z człowiekiem.<ref> Rus, Daniela; Tolley, Michael T. (27 May 2015). "Design, fabrication and control of soft robots" (PDF). Nature. 521 (7553): 467–475. Bibcode:2015Natur.521..467R. doi:10.1038/nature14543. hdl:1721.1/100772. <nowiki>PMID 26017446</nowiki>. S2CID 217952627.</ref>
'''Miękka robotyka''' jest poddziedziną [[Robotyka|robotyki]] dotyczącą projektowania, sterowania i wytwarzania robotów składających się z materiałów podatnych (elastycznych). W przeciwieństwie do robotów o sztywnym konstrukcji zbudowanych z metali, ceramiki i twardych tworzyw sztucznych podatność miękkich robotów może poprawić bezpieczeństwo podczas pracy w bliskim kontakcie z człowiekiem.<ref name=":0"> Rus, Daniela; Tolley, Michael T. (27 May 2015). "Design, fabrication and control of soft robots" (PDF). Nature. 521 (7553): 467–475. Bibcode:2015Natur.521..467R. doi:10.1038/nature14543. hdl:1721.1/100772. <nowiki>PMID 26017446</nowiki>. S2CID 217952627.</ref>


== Rodzaje i konstrukcje ==
== Rodzaje i konstrukcje ==
Linia 19: Linia 19:
: <math>\Delta \pi</math> jest zmiana [[Ciśnienie osmotyczne|potencjału osmotycznego]] .
: <math>\Delta \pi</math> jest zmiana [[Ciśnienie osmotyczne|potencjału osmotycznego]] .


Zasada ta została wykorzystana w tworzeniu systemów ciśnieniowych w miękkiej robotyce. Systemy te składają się z miękkich żywic i zawierają wiele worków z płynem z półprzepuszczalnymi membranami. Półprzepuszczalność pozwala na transport płynu, który następnie prowadzi do wytwarzania ciśnienia. To połączenie transportu płynu i wytwarzania ciśnienia prowadzi następnie do zmiany kształtu i objętości. <ref name="Plant-inspired adaptive structures"><!-- UWAGA: istnieją dwa zdefiniowane przypisy o tej nazwie; Zobacz [[WP:REFDUPL]] -->{{Cytuj pismo|issn=1748-3190|doi=10.1088/1748-3190/12/1/011001|pmid=27995902|bibcode=2017BiBi...12a1001L}}</ref>
Zasada ta została wykorzystana w tworzeniu systemów ciśnieniowych w miękkiej robotyce. Systemy te składają się z miękkich żywic i zawierają wiele worków z płynem z półprzepuszczalnymi membranami. Półprzepuszczalność pozwala na transport płynu, który następnie prowadzi do wytwarzania ciśnienia. To połączenie transportu płynu i wytwarzania ciśnienia prowadzi następnie do zmiany kształtu i objętości. <ref name=":1">{{Cytuj |autor = Suyi Li, K W Wang |tytuł = Plant-inspired adaptive structures and materials for morphing and actuation: a review |czasopismo = Bioinspiration & Biomimetics |data = 2016-12-20 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1748-3190 |wolumin = 12 |numer = 1 |s = 011001 |doi = 10.1088/1748-3190/12/1/011001 |url = https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3190/12/1/011001}}</ref>


Innym biologicznie nieodłącznym mechanizmem zmiany kształtu jest higroskopijna zmiana kształtu. W tym mechanizmie komórki roślinne reagują na zmiany wilgotności. Kiedy otaczająca atmosfera ma wysoką wilgotność, komórki roślinne pęcznieją, ale gdy otaczająca atmosfera ma niską wilgotność, komórki roślinne kurczą się. Tę zmianę objętości zaobserwowano w ziarnach pyłku <ref name="Foldable structures">{{Cytuj pismo|url=https://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/29361998/Foldable%20Structures.pdf?sequence=1|doi=10.1073/pnas.0911223107|pmid=20404200|pmc=2867878|bibcode=2010PNAS..107.7635K}}</ref> i łuskach szyszek sosny. <ref name="Plant-inspired adaptive structures"><!-- UWAGA: istnieją dwa zdefiniowane przypisy o tej nazwie; Zobacz [[WP:REFDUPL]] -->{{Cytuj pismo|issn=1748-3190|doi=10.1088/1748-3190/12/1/011001|pmid=27995902|bibcode=2017BiBi...12a1001L}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFLiWang2017">Li, Suyi; Wang, K. W. (1 January 2017). "Plant-inspired adaptive structures and materials for morphing and actuation: a review". ''Bioinspiration & Biomimetics''. '''12''' (1): 011001. [[Bibcode]]:[https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2017BiBi...12a1001L 2017BiBi...12a1001L]. [[DOI (identyfikator cyfrowy)|doi]]:[[doi:10.1088/1748-3190/12/1/011001|10.1088/1748-3190/12/1/011001]]. [[International Standard Serial Number|ISSN]]&nbsp;[//www.worldcat.org/issn/1748-3190 1748-3190]. [[PubMed|PMID]]&nbsp;[//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27995902 27995902].</cite></ref> <ref name="pine cones">{{Cytuj pismo|doi=10.1038/37745|bibcode=1997Natur.390..668D}}</ref>
Innym biologicznie nieodłącznym mechanizmem zmiany kształtu jest higroskopijna zmiana kształtu. W tym mechanizmie komórki roślinne reagują na zmiany wilgotności. Kiedy otaczająca atmosfera ma wysoką wilgotność, komórki roślinne pęcznieją, ale gdy otaczająca atmosfera ma niską wilgotność, komórki roślinne kurczą się. Tę zmianę objętości zaobserwowano w ziarnach pyłku <ref>{{Cytuj |autor = Eleni Katifori, Silas Alben, Enrique Cerda, David R. Nelson, Jacques Dumais |tytuł = Foldable structures and the natural design of pollen grains |czasopismo = Proceedings of the National Academy of Sciences |data = 2010-04-27 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0027-8424 |wolumin = 107 |numer = 17 |s = 7635–7639 |doi = 10.1073/pnas.0911223107 |pmid = 20404200 |pmc = PMC2867878 |url = https://pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.0911223107 |język = en}}</ref> i łuskach szyszek sosny. <ref name=":1" /> <ref>{{Cytuj |autor = Colin Dawson, Julian F. V. Vincent, Anne-Marie Rocca |tytuł = How pine cones open |czasopismo = Nature |data = 1997-12 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1476-4687 |wolumin = 390 |numer = 6661 |s = 668–668 |doi = 10.1038/37745 |url = https://www.nature.com/articles/37745 |język = en}}</ref>


Podobne podejście do hydraulicznych stawów miękkich można również wywodzić z lokomocji pajęczaków, gdzie silna i precyzyjna kontrola nad stawem może być przede wszystkim kontrolowana poprzez sprężoną hemolimfę.
Podobne podejście do hydraulicznych stawów miękkich można również wywodzić z lokomocji pajęczaków, gdzie silna i precyzyjna kontrola nad stawem może być przede wszystkim kontrolowana poprzez sprężoną hemolimfę.


== Produkcja ==
== Produkcja ==
Konwencjonalne techniki produkcyjne, techniki ubytkowe, takie jak wiercenie i frezowanie, nie są pomocne przy konstruowaniu miękkich robotów, ponieważ roboty te mają złożone kształty i odkształcalne ciała. Dlatego opracowano bardziej zaawansowane techniki wytwarzania. Należą do nich Shape Deposition Manufacturing (SDM), proces Smart Composite Microstructure (SCM) oraz druk wielomateriałowy 3D. <ref name="Design1">{{Cytuj pismo|url=https://dspace.mit.edu/bitstream/1721.1/100772/1/SoftRoboticsReview-FinalAuthorVersion.pdf|doi=10.1038/nature14543|pmid=26017446|bibcode=2015Natur.521..467R}}</ref> <ref name="Manufacturing1"><!-- UWAGA: istnieją dwa zdefiniowane przypisy o tej nazwie; Zobacz [[WP:REFDUPL]] -->{{Cytuj pismo|doi=10.1007/s12541-009-0064-6}}</ref>
Konwencjonalne techniki produkcyjne, techniki ubytkowe, takie jak wiercenie i frezowanie, nie są pomocne przy konstruowaniu miękkich robotów, ponieważ roboty te mają złożone kształty i odkształcalne ciała. Dlatego opracowano bardziej zaawansowane techniki wytwarzania. Należą do nich Shape Deposition Manufacturing (SDM), proces Smart Composite Microstructure (SCM) oraz druk wielomateriałowy 3D. <ref name=":0" /> <ref>{{Cytuj |autor = Kyu-Jin Cho, Je-Sung Koh, Sangwoo Kim, Won-Shik Chu, Yongtaek Hong |tytuł = Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots |czasopismo = International Journal of Precision Engineering and Manufacturing |data = 2009-07-01 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 2005-4602 |wolumin = 10 |numer = 3 |s = 171–181 |doi = 10.1007/s12541-009-0064-6 |url = https://doi.org/10.1007/s12541-009-0064-6 |język = en}}</ref>


SDM to rodzaj szybkiego prototypowania, w którym osadzanie i obróbka odbywa się cyklicznie. Zasadniczo, osadza się materiał, obrabia się go, osadza się pożądaną strukturę, osadza się podporę dla tej struktury, a następnie obrabia się produkt do ostatecznego kształtu, który obejmuje osadzony materiał i osadzoną część. <ref name="Manufacturing1"><!-- UWAGA: istnieją dwa zdefiniowane przypisy o tej nazwie; Zobacz [[WP:REFDUPL]] -->{{Cytuj pismo|doi=10.1007/s12541-009-0064-6}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFChoKohKimChu2009">Cho, Kyu-Jin; Koh, Je-Sung; Kim, Sangwoo; Chu, Won-Shik; Hong, Yongtaek; Ahn, Sung-Hoon (11 October 2009). "Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots". ''International Journal of Precision Engineering and Manufacturing''. '''10''' (3): 171–181. [[DOI (identyfikator cyfrowy)|doi]]:[[doi:10.1007/s12541-009-0064-6|10.1007/s12541-009-0064-6]]. [[S2CID (identyfikator)|S2CID]]&nbsp;[https://api.semanticscholar.org/CorpusID:135714305 135714305].</cite></ref> [[System wbudowany|Wbudowany sprzęt]] obejmuje obwody, czujniki i siłowniki, a naukowcy z powodzeniem osadzili elementy sterujące w materiałach polimerowych, aby stworzyć miękkie roboty, takie jak Stickybot <ref name="Stickybot">{{Cytuj książkę|doi=10.1109/ROBOT.2007.363159|isbn=978-1-4244-0602-9}}</ref> i iSprawl. <ref name="iSprawl">{{Cytuj pismo|issn=0278-3649|doi=10.1177/0278364902021010837}}</ref>
SDM to rodzaj szybkiego prototypowania, w którym osadzanie i obróbka odbywa się cyklicznie. Zasadniczo, osadza się materiał, obrabia się go, osadza się pożądaną strukturę, osadza się podporę dla tej struktury, a następnie obrabia się produkt do ostatecznego kształtu, który obejmuje osadzony materiał i osadzoną część. <ref>{{Cytuj |autor = Kyu-Jin Cho, Je-Sung Koh, Sangwoo Kim, Won-Shik Chu, Yongtaek Hong |tytuł = Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots |czasopismo = International Journal of Precision Engineering and Manufacturing |data = 2009-07-01 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 2005-4602 |wolumin = 10 |numer = 3 |s = 171–181 |doi = 10.1007/s12541-009-0064-6 |url = https://doi.org/10.1007/s12541-009-0064-6 |język = en}}</ref> [[System wbudowany|Wbudowany sprzęt]] obejmuje obwody, czujniki i siłowniki, a naukowcy z powodzeniem osadzili elementy sterujące w materiałach polimerowych, aby stworzyć miękkie roboty, takie jak Stickybot i iSprawl. <ref>{{Cytuj |autor = Jorge G. Cham, Sean A. Bailey, Jonathan E. Clark, Robert J. Full, Mark R. Cutkosky |tytuł = Fast and Robust: Hexapedal Robots via Shape Deposition Manufacturing |czasopismo = The International Journal of Robotics Research |data = 2002-10 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0278-3649 |wolumin = 21 |numer = 10-11 |s = 869–882 |doi = 10.1177/0278364902021010837 |url = http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0278364902021010837 |język = en}}</ref>


SCM to proces, w którym łączy się sztywne korpusy z [[CFRP|polimeru wzmocnionego włóknem węglowym]] (CFRP) z elastycznymi więzadłami polimerowymi. Elastyczny polimer działa jak złącza dla szkieletu. Dzięki temu procesowi, dzięki zastosowaniu obróbki laserowej, a następnie laminacji, powstaje zintegrowana struktura więzadeł CFRP i polimerowych. Ten proces SCM jest wykorzystywany w produkcji robotów mezoskalowych, ponieważ złącza polimerowe służą jako alternatywa o niskim współczynniku tarcia dla połączeń sworzniowych. <ref name="Manufacturing1"><!-- UWAGA: istnieją dwa zdefiniowane przypisy o tej nazwie; Zobacz [[WP:REFDUPL]] -->{{Cytuj pismo|doi=10.1007/s12541-009-0064-6}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFChoKohKimChu2009">Cho, Kyu-Jin; Koh, Je-Sung; Kim, Sangwoo; Chu, Won-Shik; Hong, Yongtaek; Ahn, Sung-Hoon (11 October 2009). "Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots". ''International Journal of Precision Engineering and Manufacturing''. '''10''' (3): 171–181. [[DOI (identyfikator cyfrowy)|doi]]:[[doi:10.1007/s12541-009-0064-6|10.1007/s12541-009-0064-6]]. [[S2CID (identyfikator)|S2CID]]&nbsp;[https://api.semanticscholar.org/CorpusID:135714305 135714305].</cite></ref>
SCM to proces, w którym łączy się sztywne korpusy z [[CFRP|polimeru wzmocnionego włóknem węglowym]] (CFRP) z elastycznymi więzadłami polimerowymi. Elastyczny polimer działa jak złącza dla szkieletu. Dzięki temu procesowi, dzięki zastosowaniu obróbki laserowej, a następnie laminacji, powstaje zintegrowana struktura więzadeł CFRP i polimerowych. Ten proces SCM jest wykorzystywany w produkcji robotów mezoskalowych, ponieważ złącza polimerowe służą jako alternatywa o niskim współczynniku tarcia dla połączeń sworzniowych. <ref>{{Cytuj |autor = Kyu-Jin Cho, Je-Sung Koh, Sangwoo Kim, Won-Shik Chu, Yongtaek Hong |tytuł = Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots |czasopismo = International Journal of Precision Engineering and Manufacturing |data = 2009-07-01 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 2005-4602 |wolumin = 10 |numer = 3 |s = 171–181 |doi = 10.1007/s12541-009-0064-6 |url = https://doi.org/10.1007/s12541-009-0064-6 |język = en}}</ref>


[[Drukowanie przestrzenne|Druk 3D]] może być teraz używany do drukowania szerokiej gamy atramentów silikonowych za pomocą Robocastingu, znanego również jako bezpośrednie pisanie atramentem (DIW). Ta ścieżka produkcyjna umożliwia bezproblemową produkcję siłowników z elastomeru płynnego o lokalnie zdefiniowanych właściwościach mechanicznych. Ponadto umożliwia cyfrową produkcję pneumatycznych siłowników silikonowych wykazujących programowalne architektury i ruchy inspirowane biologią. <ref>{{Cytuj pismo|doi=10.1038/s41467-018-03216-w|pmid=29491371|pmc=5830454|bibcode=2018NatCo...9..878S}}</ref> Przy użyciu tej metody wydrukowano szeroką gamę w pełni funkcjonalnych softrobotów, w tym ruch zginania, skręcania, chwytania i kurczenia. Ta technika pozwala uniknąć niektórych wad konwencjonalnych tras produkcyjnych, takich jak rozwarstwienie między sklejonymi częściami. Inna metoda wytwarzania przyrostowego, w której powstają materiały zmieniające kształt, których kształt jest światłoczuły, aktywowany termicznie lub reagujący na wodę. Zasadniczo te polimery mogą automatycznie zmieniać kształt po interakcji z wodą, światłem lub ciepłem. Jeden z takich przykładów materiału zmieniającego kształt powstał poprzez zastosowanie lekkiego, reaktywnego druku atramentowego na docelowym polistyrenie. <ref name="3D">{{Cytuj pismo|doi=10.1038/nature21003|pmid=27974748|bibcode=2016Natur.540..371T}}</ref> Ponadto opracowano szybkie prototypy polimerów z pamięcią kształtu, które składają się z dwóch różnych komponentów: szkieletu i materiału zawiasowego. Podczas drukowania materiał jest podgrzewany do temperatury wyższej niż temperatura zeszklenia materiału zawiasowego. Pozwala to na odkształcenie materiału zawiasu, nie wpływając jednocześnie na materiał szkieletu. Ponadto polimer ten można w sposób ciągły reformować przez ogrzewanie. <ref name="3D" />
[[Drukowanie przestrzenne|Druk 3D]] może być teraz używany do drukowania szerokiej gamy atramentów silikonowych za pomocą Robocastingu, znanego również jako bezpośrednie pisanie atramentem (DIW). Ta ścieżka produkcyjna umożliwia bezproblemową produkcję siłowników z elastomeru płynnego o lokalnie zdefiniowanych właściwościach mechanicznych. Ponadto umożliwia cyfrową produkcję pneumatycznych siłowników silikonowych wykazujących programowalne architektury i ruchy inspirowane biologią. <ref>{{Cytuj |autor = Manuel Schaffner, Jakob A. Faber, Lucas Pianegonda, Patrick A. Rühs, Fergal Coulter |tytuł = 3D printing of robotic soft actuators with programmable bioinspired architectures |czasopismo = Nature Communications |data = 2018-02-28 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 2041-1723 |wolumin = 9 |numer = 1 |s = 878 |doi = 10.1038/s41467-018-03216-w |pmid = 29491371 |pmc = PMC5830454 |url = https://www.nature.com/articles/s41467-018-03216-w |język = en}}</ref> Przy użyciu tej metody wydrukowano szeroką gamę w pełni funkcjonalnych softrobotów, w tym ruch zginania, skręcania, chwytania i kurczenia. Ta technika pozwala uniknąć niektórych wad konwencjonalnych tras produkcyjnych, takich jak rozwarstwienie między sklejonymi częściami. Inna metoda wytwarzania przyrostowego, w której powstają materiały zmieniające kształt, których kształt jest światłoczuły, aktywowany termicznie lub reagujący na wodę. Zasadniczo te polimery mogą automatycznie zmieniać kształt po interakcji z wodą, światłem lub ciepłem. Jeden z takich przykładów materiału zmieniającego kształt powstał poprzez zastosowanie lekkiego, reaktywnego druku atramentowego na docelowym polistyrenie. <ref>{{Cytuj |autor = Ryan L. Truby, Jennifer A. Lewis |tytuł = Printing soft matter in three dimensions |czasopismo = Nature |data = 2016-12 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1476-4687 |wolumin = 540 |numer = 7633 |s = 371–378 |doi = 10.1038/nature21003 |url = https://www.nature.com/articles/nature21003 |język = en}}</ref> Ponadto opracowano szybkie prototypy polimerów z pamięcią kształtu, które składają się z dwóch różnych komponentów: szkieletu i materiału zawiasowego. Podczas drukowania materiał jest podgrzewany do temperatury wyższej niż temperatura zeszklenia materiału zawiasowego. Pozwala to na odkształcenie materiału zawiasu, nie wpływając jednocześnie na materiał szkieletu. Ponadto polimer ten można w sposób ciągły reformować przez ogrzewanie. <ref>{{Cytuj |autor = Ryan L. Truby, Jennifer A. Lewis |tytuł = Printing soft matter in three dimensions |czasopismo = Nature |data = 2016-12 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1476-4687 |wolumin = 540 |numer = 7633 |s = 371–378 |doi = 10.1038/nature21003 |url = https://www.nature.com/articles/nature21003 |język = en}}</ref>


== Metody i materiały kontroli ==
== Metody i materiały kontroli ==
Linia 40: Linia 40:
Jednym z przykładów jest wykorzystanie [[Siły elektrostatyczne|siły elektrostatycznej]], która może być zastosowana w:
Jednym z przykładów jest wykorzystanie [[Siły elektrostatyczne|siły elektrostatycznej]], która może być zastosowana w:


* Siłowniki z elastomeru dielektrycznego (DEA) wykorzystujące [[pole elektryczne]] [[Wysokie napięcie|wysokiego napięcia]] w celu zmiany jego kształtu ( [https://www.youtube.com/watch?v=hsd7_vQqt5w przykład działającego DEA] ). Siłowniki te mogą wytwarzać duże siły, mają dużą moc właściwą (W kg <sup>−1</sup> ), wytwarzają duże naprężenia (>1000%), <ref>{{Cytuj pismo|url=https://semanticscholar.org/paper/c987e4de2a2763e240d2ea741945e8045ec067dd|issn=1744-6848|doi=10.1039/C1SM06736B}}</ref> posiadają dużą gęstość energii (>3 MJ m <sup>−3</sup> ), <ref>{{Cytuj pismo|url=https://semanticscholar.org/paper/ecbd9a8b5ae10e5245344321abbd0f94ee9b3140|doi=10.1063/1.3167773|bibcode=2009ApPhL..94z2902K}}</ref> wykazują samoczujność, i osiągnąć szybkie tempo aktywacji (10 ms - 1 s). Jednak zapotrzebowanie na wysokie napięcia szybko staje się czynnikiem ograniczającym potencjalne zastosowania praktyczne. Dodatkowo, systemy te często wykazują prądy upływowe, mają tendencję do przebicia elektrycznego (awaria dielektryczna wynika ze [[Rozkład Weibulla|statystyk Weibulla,]] dlatego prawdopodobieństwo wzrasta wraz ze wzrostem powierzchni elektrody <ref>{{Cytuj pismo|issn=1070-9878|doi=10.1109/TDEI.2010.5411997}}</ref> ) i wymagają wstępnego naprężenia dla największego odkształcenia. <ref name=":0">{{Cytuj pismo|issn=1521-4095|doi=10.1002/adma.201603483|pmid=28032926}}</ref> Niektóre z nowych badań pokazują, że istnieją sposoby na pokonanie niektórych z tych wad, jak pokazano ''np'' . w siłownikach Peano-HASEL, które zawierają płynne dielektryki i elementy cienkowarstwowe. Takie podejście obniża wymagane napięcie, a także pozwala na samonaprawę podczas awarii elektrycznej. <ref>{{Cytuj pismo|issn=1095-9203|doi=10.1126/science.aao6139|pmid=29302008|bibcode=2018Sci...359...61A}}</ref> <ref>{{Cytuj pismo|issn=2470-9476|doi=10.1126/scirobotics.aar3276|pmid=33141696}}</ref>
* Siłowniki z elastomeru dielektrycznego (DEA) wykorzystujące [[pole elektryczne]] [[Wysokie napięcie|wysokiego napięcia]] w celu zmiany jego kształtu ( [https://www.youtube.com/watch?v=hsd7_vQqt5w przykład działającego DEA] ). Siłowniki te mogą wytwarzać duże siły, mają dużą moc właściwą (W kg <sup>−1</sup> ), wytwarzają duże naprężenia (>1000%), <ref>{{Cytuj |autor = Christoph Keplinger, Tiefeng Li, Richard Baumgartner, Zhigang Suo, Siegfried Bauer |tytuł = Harnessing snap-through instability in soft dielectrics to achieve giant voltage-triggered deformation |czasopismo = Soft Matter |data = 2011-12-08 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1744-6848 |wolumin = 8 |numer = 2 |s = 285–288 |doi = 10.1039/C1SM06736B |url = https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/sm/c1sm06736b |język = en}}</ref> posiadają dużą gęstość energii (>3 MJ m <sup>−3</sup> ), <ref>{{Cytuj |autor = Soo Jin Adrian Koh, Xuanhe Zhao, Zhigang Suo |tytuł = Maximal energy that can be converted by a dielectric elastomer generator |czasopismo = Applied Physics Letters |data = 2009-06-29 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0003-6951 |wolumin = 94 |numer = 26 |s = 262902 |doi = 10.1063/1.3167773 |url = http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.3167773 |język = en}}</ref> wykazują samoczujność, i osiągnąć szybkie tempo aktywacji (10 ms - 1 s). Jednak zapotrzebowanie na wysokie napięcia szybko staje się czynnikiem ograniczającym potencjalne zastosowania praktyczne. Dodatkowo, systemy te często wykazują prądy upływowe, mają tendencję do przebicia elektrycznego (awaria dielektryczna wynika ze [[Rozkład Weibulla|statystyk Weibulla,]] dlatego prawdopodobieństwo wzrasta wraz ze wzrostem powierzchni elektrody <ref>{{Cytuj |autor = S. Diaham, S. Zelmat, M.-L. Locatelli, S. Dinculescu, M. Decup |tytuł = Dielectric breakdown of polyimide films: Area, thickness and temperature dependence |czasopismo = IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation |data = 2010-02 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1558-4135 |wolumin = 17 |numer = 1 |s = 18–27 |doi = 10.1109/TDEI.2010.5411997 |url = https://ieeexplore.ieee.org/document/5411997/}}</ref> ) i wymagają wstępnego naprężenia dla największego odkształcenia. <ref>{{Cytuj |autor = Lindsey Hines, Kirstin Petersen, Guo Zhan Lum, Metin Sitti |tytuł = Soft Actuators for Small-Scale Robotics |czasopismo = Advanced Materials |data = 2017-04 |data dostępu = 2022-07-09 |wolumin = 29 |numer = 13 |s = 1603483 |doi = 10.1002/adma.201603483 |url = https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603483 |język = en}}</ref> Niektóre z nowych badań pokazują, że istnieją sposoby na pokonanie niektórych z tych wad, jak pokazano ''np'' . w siłownikach Peano-HASEL, które zawierają płynne dielektryki i elementy cienkowarstwowe. Takie podejście obniża wymagane napięcie, a także pozwala na samonaprawę podczas awarii elektrycznej. <ref>{{Cytuj |autor = E. Acome, S. K. Mitchell, T. G. Morrissey, M. B. Emmett, C. Benjamin |tytuł = Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators with muscle-like performance |czasopismo = Science |data = 2018-01-05 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0036-8075 |wolumin = 359 |numer = 6371 |s = 61–65 |doi = 10.1126/science.aao6139 |url = https://www.science.org/doi/10.1126/science.aao6139 |język = en}}</ref> <ref>{{Cytuj |autor = Nicholas Kellaris, Vidyacharan Gopaluni Venkata, Garrett M. Smith, Shane K. Mitchell, Christoph Keplinger |tytuł = Peano-HASEL actuators: Muscle-mimetic, electrohydraulic transducers that linearly contract on activation |czasopismo = Science Robotics |data = 2018-01-31 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 2470-9476 |wolumin = 3 |numer = 14 |s = eaar3276 |doi = 10.1126/scirobotics.aar3276 |url = https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.aar3276 |język = en}}</ref>


=== Termiczny ===
=== Termiczny ===


* Polimery z pamięcią kształtu (SMP) to inteligentne i rekonfigurowalne materiały, które stanowią doskonały przykład siłowników termicznych, które można wykorzystać do uruchamiania. Materiały te „zapamiętują” swój pierwotny kształt i powracają do niego po wzroście temperatury. Na przykład, [[Sieciowanie|usieciowane polimery]] mogą być odprężane w temperaturach powyżej ich zeszklenia ( <sub>Tg</sub> ) lub topnienia ( <sub>Tm</sub> ), a następnie schłodzone. Gdy temperatura zostanie ponownie podniesiona, naprężenie zostanie zwolnione, a kształt materiału zostanie przywrócony do pierwotnego. <ref>{{Cytuj pismo|issn=1364-5501|doi=10.1039/B615954K}}</ref> To oczywiście sugeruje, że istnieje tylko jeden nieodwracalny ruch, ale wykazano, że materiały mają do 5 tymczasowych kształtów. <ref>{{Cytuj pismo|issn=1364-5501|doi=10.1039/C1JM12496J}}</ref> Jednym z najprostszych i najbardziej znanych przykładów polimerów z pamięcią kształtu jest zabawka o nazwie Shrinky Dinks, która jest wykonana z wstępnie rozciągniętego arkusza [[Polistyren|polistyrenu]] (PS), który można wykorzystać do wycinania kształtów, które znacznie się skurczą po podgrzaniu. Siłowniki wykonane z tych materiałów mogą osiągać odkształcenia do 1000% <ref>{{Cytuj pismo|issn=1095-9203|doi=10.1126/science.1066102|pmid=11976407|bibcode=2002Sci...296.1673L}}</ref> i wykazały szeroki zakres gęstości energii od <50 kJ m <sup>-3</sup> do 2 MJ m <sup>-3</sup> . <ref>{{Cytuj pismo|issn=0024-9297|doi=10.1021/ma400742g|bibcode=2013MaMol..46.4230A}}</ref> Zdecydowane wady SMP obejmują ich powolną reakcję (>10 s) i zazwyczaj niską generowaną siłę. <ref name=":0">{{Cytuj pismo|issn=1521-4095|doi=10.1002/adma.201603483|pmid=28032926}}</ref> Przykłady SMP obejmują [[Poliuretany|poliuretan]] (PU), [[Poli(tereftalan etylenu)|politereftalan etylenu]] (PET), [[Poli(tlenek etylenu)|tlenek polietylenu]] (PEO) i inne.
* Polimery z pamięcią kształtu (SMP) to inteligentne i rekonfigurowalne materiały, które stanowią doskonały przykład siłowników termicznych, które można wykorzystać do uruchamiania. Materiały te „zapamiętują” swój pierwotny kształt i powracają do niego po wzroście temperatury. Na przykład, [[Sieciowanie|usieciowane polimery]] mogą być odprężane w temperaturach powyżej ich zeszklenia ( <sub>Tg</sub> ) lub topnienia ( <sub>Tm</sub> ), a następnie schłodzone. Gdy temperatura zostanie ponownie podniesiona, naprężenie zostanie zwolnione, a kształt materiału zostanie przywrócony do pierwotnego. <ref>{{Cytuj |autor = C. Liu, H. Qin, P. T. Mather |tytuł = Review of progress in shape-memory polymers |czasopismo = Journal of Materials Chemistry |data = 2007-04-10 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1364-5501 |wolumin = 17 |numer = 16 |s = 1543–1558 |doi = 10.1039/B615954K |url = https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2007/jm/b615954k |język = en}}</ref> To oczywiście sugeruje, że istnieje tylko jeden nieodwracalny ruch, ale wykazano, że materiały mają do 5 tymczasowych kształtów. <ref>{{Cytuj |autor = Jing Li, Tuo Liu, Shuang Xia, Yi Pan, Zhaohui Zheng |tytuł = A versatile approach to achieve quintuple-shape memory effect by semi-interpenetrating polymer networks containing broadened glass transition and crystalline segments |czasopismo = Journal of Materials Chemistry |data = 2011-08-09 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1364-5501 |wolumin = 21 |numer = 33 |s = 12213–12217 |doi = 10.1039/C1JM12496J |url = https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/jm/c1jm12496j |język = en}}</ref> Jednym z najprostszych i najbardziej znanych przykładów polimerów z pamięcią kształtu jest zabawka o nazwie Shrinky Dinks, która jest wykonana z wstępnie rozciągniętego arkusza [[Polistyren|polistyrenu]] (PS), który można wykorzystać do wycinania kształtów, które znacznie się skurczą po podgrzaniu. Siłowniki wykonane z tych materiałów mogą osiągać odkształcenia do 1000% <ref>{{Cytuj |autor = Andreas Lendlein, Robert Langer |tytuł = Biodegradable, Elastic Shape-Memory Polymers for Potential Biomedical Applications |czasopismo = Science |data = 2002-05-31 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0036-8075 |wolumin = 296 |numer = 5573 |s = 1673–1676 |doi = 10.1126/science.1066102 |url = https://www.science.org/doi/10.1126/science.1066102 |język = en}}</ref> i wykazały szeroki zakres gęstości energii od <50 kJ m <sup>-3</sup> do 2 MJ m <sup>-3</sup> . <ref>{{Cytuj |autor = Mitchell Anthamatten, Supacharee Roddecha, Jiahui Li |tytuł = Energy Storage Capacity of Shape-Memory Polymers |czasopismo = Macromolecules |data = 2013-05-28 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0024-9297 |wolumin = 46 |numer = 10 |s = 4230–4234 |doi = 10.1021/ma400742g |url = https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ma400742g |język = en}}</ref> Zdecydowane wady SMP obejmują ich powolną reakcję (>10 s) i zazwyczaj niską generowaną siłę. <ref>{{Cytuj |autor = Lindsey Hines, Kirstin Petersen, Guo Zhan Lum, Metin Sitti |tytuł = Soft Actuators for Small-Scale Robotics |czasopismo = Advanced Materials |data = 2017-04 |data dostępu = 2022-07-09 |wolumin = 29 |numer = 13 |s = 1603483 |doi = 10.1002/adma.201603483 |url = https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603483 |język = en}}</ref> Przykłady SMP obejmują [[Poliuretany|poliuretan]] (PU), [[Poli(tereftalan etylenu)|politereftalan etylenu]] (PET), [[Poli(tlenek etylenu)|tlenek polietylenu]] (PEO) i inne.
* Stopy z [[Stopy z pamięcią kształtu|pamięcią kształtu]] stoją za innym systemem sterowania dla miękkiej aktywacji robota. <ref name="MedinaShapiro2015">{{Cytuj pismo|rok=2015|issn=1942-4302|doi=10.1115/1.4031301}}</ref> Chociaż są wykonane z metalu, tradycyjnie sztywnego materiału, sprężyny są wykonane z bardzo cienkich drutów i są tak samo podatne jak inne miękkie materiały. Sprężyny te mają bardzo wysoki stosunek siły do masy, ale rozciągają się dzięki zastosowaniu ciepła, co jest nieefektywne energetycznie. <ref name="bioevolution">{{Cytuj pismo|doi=10.1016/j.tibtech.2013.03.002|pmid=23582470}}</ref>
* Stopy z [[Stopy z pamięcią kształtu|pamięcią kształtu]] stoją za innym systemem sterowania dla miękkiej aktywacji robota. <ref>{{Cytuj |autor = Oded Medina, Amir Shapiro, Nir Shvalb |tytuł = Kinematics for an Actuated Flexible n-Manifold |czasopismo = Journal of Mechanisms and Robotics |data = 2015-11-24 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1942-4302 |wolumin = 8 |numer = 2 |doi = 10.1115/1.4031301 |url = https://doi.org/10.1115/1.4031301}}</ref> Chociaż są wykonane z metalu, tradycyjnie sztywnego materiału, sprężyny są wykonane z bardzo cienkich drutów i są tak samo podatne jak inne miękkie materiały. Sprężyny te mają bardzo wysoki stosunek siły do masy, ale rozciągają się dzięki zastosowaniu ciepła, co jest nieefektywne energetycznie. <ref>{{Cytuj |autor = Sangbae Kim, Cecilia Laschi, Barry Trimmer |tytuł = Soft robotics: a bioinspired evolution in robotics |czasopismo = Trends in Biotechnology |data = 2013-05 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 0167-7799 |wolumin = 31 |numer = 5 |s = 287–294 |doi = 10.1016/j.tibtech.2013.03.002 |url = https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.03.002}}</ref>


=== Różnica ciśnień ===
=== Różnica ciśnień ===
Linia 88: Linia 88:


=== Biomimikra ===
=== Biomimikra ===
Biomimikra znajduje zastosowanie w eksploracji oceanów lub kosmosu. W poszukiwaniu życia pozaziemskiego naukowcy muszą wiedzieć więcej o pozaziemskich zbiornikach wodnych, ponieważ woda jest źródłem życia na Ziemi. Miękkie roboty można wykorzystać do naśladowania morskich stworzeń, które potrafią skutecznie manewrować w wodzie. Taki projekt podjął zespół z Cornell w 2015 r. w ramach grantu przyznanego przez [[NASA]] ’s Innovative Advanced Concepts (NIAC). <ref name=":1">{{Cytuj stronę|url=http://news.cornell.edu/stories/2015/05/soft-robot-swim-through-europas-oceans|język=en}}</ref> Zespół postanowił zaprojektować miękkiego robota, który naśladowałby [[Minogokształtne|minoga]] lub [[Mątwy|mątwę]] w sposobie poruszania się pod wodą, aby skutecznie badać ocean pod warstwą lodu księżyca Jowisza, Europy. Jednak eksploracja akwenu, zwłaszcza na innej planecie, wiąże się z wyjątkowym zestawem wyzwań mechanicznych i materiałowych. W 2021 r. naukowcy zademonstrowali inspirowanego biologicznie, samozasilającego się miękkiego robota do operacji głębinowych, który jest w stanie wytrzymać ciśnienie w najgłębszej części oceanu w [[Rów Mariański|Rowie Mariańskim]] . Robot posiada sztuczne mięśnie i skrzydła z giętkich materiałów oraz elektronikę rozmieszczoną w jego silikonowym korpusie. Może być wykorzystany do eksploracji głębinowych i monitorowania środowiska . <ref>{{Cytuj pismo|url=https://www.nature.com/articles/d41586-021-00489-y|doi=10.1038/d41586-021-00489-y|język=en}}</ref> <ref>{{Cytuj pismo|url=https://www.nature.com/articles/s41586-020-03153-z|issn=1476-4687|doi=10.1038/s41586-020-03153-z|pmid=33658693|bibcode=2021Natur.591...66L|język=en}}</ref> W 2021 r. zespół z Duke University zgłosił miękkiego robota w kształcie ważki o nazwie DraBot, który potrafi obserwować zmiany kwasowości, wahania temperatury i zanieczyszczenia olejami w wodzie. <ref>{{Cytuj stronę|url=https://pratt.duke.edu/about/news/drabot|język=en}}</ref> <ref>{{Cytuj stronę|url=https://www.advancedsciencenews.com/drabot-a-soft-robotic-dragon-fly-that-senses-and-monitors-its-environment/|język=en-US}}</ref> <ref>{{Cytuj pismo|rok=2021|issn=2640-4567|doi=10.1002/aisy.202100005|język=en}}</ref>
Biomimikra znajduje zastosowanie w eksploracji oceanów lub kosmosu. W poszukiwaniu życia pozaziemskiego naukowcy muszą wiedzieć więcej o pozaziemskich zbiornikach wodnych, ponieważ woda jest źródłem życia na Ziemi. Miękkie roboty można wykorzystać do naśladowania morskich stworzeń, które potrafią skutecznie manewrować w wodzie. Taki projekt podjął zespół z Cornell w 2015 r. w ramach grantu przyznanego przez [[NASA]] ’s Innovative Advanced Concepts (NIAC). <ref>{{Cytuj |tytuł = Soft robot dives 10 km under the ocean |data = 2021-03-23 |data dostępu = 2022-07-09 |opublikowany = Physics World |url = https://physicsworld.com/soft-robot-dives-10-km-under-the-ocean/ |język = en-GB}}</ref> Zespół postanowił zaprojektować miękkiego robota, który naśladowałby [[Minogokształtne|minoga]] lub [[Mątwy|mątwę]] w sposobie poruszania się pod wodą, aby skutecznie badać ocean pod warstwą lodu księżyca Jowisza, Europy. Jednak eksploracja akwenu, zwłaszcza na innej planecie, wiąże się z wyjątkowym zestawem wyzwań mechanicznych i materiałowych. W 2021 r. naukowcy zademonstrowali inspirowanego biologicznie, samozasilającego się miękkiego robota do operacji głębinowych, który jest w stanie wytrzymać ciśnienie w najgłębszej części oceanu w [[Rów Mariański|Rowie Mariańskim]] . Robot posiada sztuczne mięśnie i skrzydła z giętkich materiałów oraz elektronikę rozmieszczoną w jego silikonowym korpusie. Może być wykorzystany do eksploracji głębinowych i monitorowania środowiska . <ref>{{Cytuj |autor = Cecilia Laschi, Marcello Calisti |tytuł = Soft robot reaches the deepest part of the ocean |czasopismo = Nature |data = 2021-03 |data dostępu = 2022-07-09 |wolumin = 591 |numer = 7848 |s = 35–36 |doi = 10.1038/d41586-021-00489-y |url = https://www.nature.com/articles/d41586-021-00489-y |język = en}}</ref><ref>{{Cytuj |autor = Guorui Li, Xiangping Chen, Fanghao Zhou, Yiming Liang, Youhua Xiao |tytuł = Self-powered soft robot in the Mariana Trench |czasopismo = Nature |data = 2021-03 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 1476-4687 |wolumin = 591 |numer = 7848 |s = 66–71 |doi = 10.1038/s41586-020-03153-z |url = https://www.nature.com/articles/s41586-020-03153-z |język = en}}</ref> W 2021 r. zespół z Duke University zgłosił miękkiego robota w kształcie ważki o nazwie DraBot, który potrafi obserwować zmiany kwasowości, wahania temperatury i zanieczyszczenia olejami w wodzie. <ref>{{Cytuj |tytuł = Soft Robotic Dragonfly Signals Environmental Disruptions |data = 2021-03-25 |data dostępu = 2022-07-09 |opublikowany = Duke Pratt School of Engineering |url = https://pratt.duke.edu/about/news/drabot |język = en}}</ref><ref>{{Cytuj |autor = Advanced Science News |tytuł = DraBot: A soft robotic dragonfly that senses and monitors its environment |data = 2021-03-25 |data dostępu = 2022-07-09 |opublikowany = Advanced Science News |url = https://www.advancedsciencenews.com/drabot-a-soft-robotic-dragon-fly-that-senses-and-monitors-its-environment/ |język = en-US}}</ref> <ref>{{Cytuj |autor = Vardhman Kumar, Ung Hyun Ko, Yilong Zhou, Jiaul Hoque, Gaurav Arya |tytuł = Microengineered Materials with Self‐Healing Features for Soft Robotics |czasopismo = Advanced Intelligent Systems |data = 2021-07 |data dostępu = 2022-07-09 |issn = 2640-4567 |wolumin = 3 |numer = 7 |s = 2100005 |doi = 10.1002/aisy.202100005 |url = https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202100005 |język = en}}</ref>


== Względy mechaniczne w projektowaniu ==
== Względy mechaniczne w projektowaniu ==
Linia 117: Linia 117:
== W kulturze popularnej ==
== W kulturze popularnej ==
[[Plik:Inflatable_Robotic_Arm.jpg|mały| Robot Chrisa Atkesona, który zainspirował stworzenie Baymaxa ]]
[[Plik:Inflatable_Robotic_Arm.jpg|mały| Robot Chrisa Atkesona, który zainspirował stworzenie Baymaxa ]]
Film Disneya ''[[Wielka szóstka (film)|Big Hero 6]]'' z 2014 roku przedstawia miękkiego robota Baymax, pierwotnie zaprojektowanego do użytku w branży medycznej . W filmie Baymax jest przedstawiany jako duży, ale nie onieśmielający robot z nadmuchaną winylową powierzchnią zewnętrzną otaczającą mechaniczny szkielet. Podstawa koncepcji Baymax pochodzi z rzeczywistych badań nad zastosowaniami miękkiej robotyki w dziedzinie opieki zdrowotnej, takich jak praca robotyka Chrisa Atkesona w Instytucie Robotyki [[Carnegie Mellon University|Carnegie Mellon]] . <ref>{{Cytuj stronę|url=https://thetartan.org/2014/11/10/scitech/pixar}}</ref>
Film Disneya ''[[Wielka szóstka (film)|Big Hero 6]]'' z 2014 roku przedstawia miękkiego robota Baymax, pierwotnie zaprojektowanego do użytku w branży medycznej . W filmie Baymax jest przedstawiany jako duży, ale nie onieśmielający robot z nadmuchaną winylową powierzchnią zewnętrzną otaczającą mechaniczny szkielet. Podstawa koncepcji Baymax pochodzi z rzeczywistych badań nad zastosowaniami miękkiej robotyki w dziedzinie opieki zdrowotnej, takich jak praca robotyka Chrisa Atkesona w Instytucie Robotyki [[Carnegie Mellon University|Carnegie Mellon]] . <ref>{{Cytuj |tytuł = CMU’s soft robotics inspire Disney’s movie Big Hero 6 - The Tartan |data dostępu = 2022-07-09 |opublikowany = thetartan.org |url = https://thetartan.org/2014/11/10/scitech/pixar}}</ref>


Animowany film Sony z 2018 r. ''[[Spider-Man Uniwersum|Spider-Man: Into the Spider-Verse]]'' przedstawia żeńską wersję supervillain [[Doktor Octopus|Doctor Octopus]], która wykorzystuje macki zbudowane za pomocą miękkiej robotyki, aby ujarzmić swoich wrogów.
Animowany film Sony z 2018 r. ''[[Spider-Man Uniwersum|Spider-Man: Into the Spider-Verse]]'' przedstawia żeńską wersję supervillain [[Doktor Octopus|Doctor Octopus]], która wykorzystuje macki zbudowane za pomocą miękkiej robotyki, aby ujarzmić swoich wrogów.

Wersja z 11:55, 9 lip 2022

Robot kołowy o miękkich nogach z możliwością poruszania się po ziemi

Miękka robotyka jest poddziedziną robotyki dotyczącą projektowania, sterowania i wytwarzania robotów składających się z materiałów podatnych (elastycznych). W przeciwieństwie do robotów o sztywnym konstrukcji zbudowanych z metali, ceramiki i twardych tworzyw sztucznych podatność miękkich robotów może poprawić bezpieczeństwo podczas pracy w bliskim kontakcie z człowiekiem.[1]

Rodzaje i konstrukcje

Model wydrukowany na drukarce 3D przypominający ośmiornicę.

Celem miękkiej robotyki jest projektowanie i konstruowanie robotów o elastycznych ciałach i elektronice. Czasami podatność ograniczona jest tylko do pewnego fragmentu maszyny. Przykładowo ramiona robotów o sztywnej konstrukcji mogą wykorzystywać miękkie chwytaki, by łapać i manipulować delikatnymi lub nieregularnymi obiektami. Roboty mobilne wykorzystują podatne komponenty, takie jak poduszki na stopach, które niwelują wstrząsy lub sprężyste stawy, które przechowują i uwalniają energie sprężystości. Jednakże miękka robotyka składnia się przede wszystkim ku maszyną całkowicie (lub w znacznej części) miękkie. Roboty całkowicie miękkie mają olbrzymi potencjał. Potrafią przecisnąć się przez bardzo małe i nieregularne szczeliny co jest kluczowe w scenariuszach pomocy podczas katastrof. Miękkie roboty są również o wiele bezpieczniejsze w interakcji z człowiekiem oraz w przypadku wewnętrznego rozmieszczenia w ludzkim ciele.

Natura jest często źródłem inspiracji do projektowania miękkich robotów, biorąc pod uwagę, że same zwierzęta składają się głównie z miękkich komponentów i wydają się wykorzystywać swoją miękkość do wydajnego poruszania się w różnorodnych środowiskach niemal na całym świecie.[2] Dlatego miękkie roboty są często projektowane tak, aby wyglądały jak znajome stworzenia, zwłaszcza całkowicie miękkie organizmy, takie jak ośmiornice. Jednak ręczne projektowanie i sterowanie miękkimi robotami jest niezwykle trudne ze względu na ich niską impedancję mechaniczną. Właśnie to, co sprawia, że ​​miękkie roboty są korzystne – ich elastyczność i podatność – sprawia, że ​​trudno nimi sterować. Matematyka opracowana w ciągu ostatnich stuleci w celu projektowania sztywnych ciał na ogół nie obejmuje robotów miękkich. Tak więc roboty miękkie są zwykle projektowane częściowo za pomocą zautomatyzowanych narzędzi projektowych, takich jak algorytmy ewolucyjne, które umożliwiają jednoczesne i automatyczne projektowanie i optymalizację kształtu miękkiego robota, właściwości materiału i kontrolera dla danego zadania.

Biomimikra

Komórki roślinne z natury mogą wytwarzać ciśnienie hydrostatyczne ze względu na gradient stężenia substancji rozpuszczonych między cytoplazmą a otoczeniem zewnętrznym (potencjał osmotyczny). Ponadto, rośliny mogą regulować to stężenie poprzez ruch jonów przez błonę komórkową. o powoduje zmianę kształtu i objętości rośliny w odpowiedzi na zmianę ciśnienia hydrostatycznego. Ta pochodząca od ciśnienia ewolucja kształtu jest pożądana w miękkiej robotyce i może być naśladowana w celu tworzenia materiałów adaptujących się do ciśnienia poprzez wykorzystanie przepływu cieczy[3]. Poniższe równanie[4] modeluje szybkość zmiany objętości komórek:

to tempo zmian (gradient) głośności.
to pole błony komórkowej.
jest przewodnością hydrauliczną materiału.
to zmiana ciśnienia hydrostatycznego.
jest zmiana potencjału osmotycznego .

Zasada ta została wykorzystana w tworzeniu systemów ciśnieniowych w miękkiej robotyce. Systemy te składają się z miękkich żywic i zawierają wiele worków z płynem z półprzepuszczalnymi membranami. Półprzepuszczalność pozwala na transport płynu, który następnie prowadzi do wytwarzania ciśnienia. To połączenie transportu płynu i wytwarzania ciśnienia prowadzi następnie do zmiany kształtu i objętości. [5]

Innym biologicznie nieodłącznym mechanizmem zmiany kształtu jest higroskopijna zmiana kształtu. W tym mechanizmie komórki roślinne reagują na zmiany wilgotności. Kiedy otaczająca atmosfera ma wysoką wilgotność, komórki roślinne pęcznieją, ale gdy otaczająca atmosfera ma niską wilgotność, komórki roślinne kurczą się. Tę zmianę objętości zaobserwowano w ziarnach pyłku [6] i łuskach szyszek sosny. [5] [7]

Podobne podejście do hydraulicznych stawów miękkich można również wywodzić z lokomocji pajęczaków, gdzie silna i precyzyjna kontrola nad stawem może być przede wszystkim kontrolowana poprzez sprężoną hemolimfę.

Produkcja

Konwencjonalne techniki produkcyjne, techniki ubytkowe, takie jak wiercenie i frezowanie, nie są pomocne przy konstruowaniu miękkich robotów, ponieważ roboty te mają złożone kształty i odkształcalne ciała. Dlatego opracowano bardziej zaawansowane techniki wytwarzania. Należą do nich Shape Deposition Manufacturing (SDM), proces Smart Composite Microstructure (SCM) oraz druk wielomateriałowy 3D. [1] [8]

SDM to rodzaj szybkiego prototypowania, w którym osadzanie i obróbka odbywa się cyklicznie. Zasadniczo, osadza się materiał, obrabia się go, osadza się pożądaną strukturę, osadza się podporę dla tej struktury, a następnie obrabia się produkt do ostatecznego kształtu, który obejmuje osadzony materiał i osadzoną część. [9] Wbudowany sprzęt obejmuje obwody, czujniki i siłowniki, a naukowcy z powodzeniem osadzili elementy sterujące w materiałach polimerowych, aby stworzyć miękkie roboty, takie jak Stickybot i iSprawl. [10]

SCM to proces, w którym łączy się sztywne korpusy z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP) z elastycznymi więzadłami polimerowymi. Elastyczny polimer działa jak złącza dla szkieletu. Dzięki temu procesowi, dzięki zastosowaniu obróbki laserowej, a następnie laminacji, powstaje zintegrowana struktura więzadeł CFRP i polimerowych. Ten proces SCM jest wykorzystywany w produkcji robotów mezoskalowych, ponieważ złącza polimerowe służą jako alternatywa o niskim współczynniku tarcia dla połączeń sworzniowych. [11]

Druk 3D może być teraz używany do drukowania szerokiej gamy atramentów silikonowych za pomocą Robocastingu, znanego również jako bezpośrednie pisanie atramentem (DIW). Ta ścieżka produkcyjna umożliwia bezproblemową produkcję siłowników z elastomeru płynnego o lokalnie zdefiniowanych właściwościach mechanicznych. Ponadto umożliwia cyfrową produkcję pneumatycznych siłowników silikonowych wykazujących programowalne architektury i ruchy inspirowane biologią. [12] Przy użyciu tej metody wydrukowano szeroką gamę w pełni funkcjonalnych softrobotów, w tym ruch zginania, skręcania, chwytania i kurczenia. Ta technika pozwala uniknąć niektórych wad konwencjonalnych tras produkcyjnych, takich jak rozwarstwienie między sklejonymi częściami. Inna metoda wytwarzania przyrostowego, w której powstają materiały zmieniające kształt, których kształt jest światłoczuły, aktywowany termicznie lub reagujący na wodę. Zasadniczo te polimery mogą automatycznie zmieniać kształt po interakcji z wodą, światłem lub ciepłem. Jeden z takich przykładów materiału zmieniającego kształt powstał poprzez zastosowanie lekkiego, reaktywnego druku atramentowego na docelowym polistyrenie. [13] Ponadto opracowano szybkie prototypy polimerów z pamięcią kształtu, które składają się z dwóch różnych komponentów: szkieletu i materiału zawiasowego. Podczas drukowania materiał jest podgrzewany do temperatury wyższej niż temperatura zeszklenia materiału zawiasowego. Pozwala to na odkształcenie materiału zawiasu, nie wpływając jednocześnie na materiał szkieletu. Ponadto polimer ten można w sposób ciągły reformować przez ogrzewanie. [14]

Metody i materiały kontroli

Wszystkie miękkie roboty wymagają systemu siłowników do generowania sił reakcji, aby umożliwić ruch i interakcję z otoczeniem. Ze względu na podatność tych robotów na zmiany, miękkie układy wykonawcze muszą być w stanie poruszać się bez użycia sztywnych materiałów, które działałyby jak kości w organizmach lub metalowa rama, która jest powszechna w robotach sztywnych. Niemniej jednak, istnieje kilka rozwiązań sterowania dla problemu miękkiego uruchamiania, które znalazły swoje zastosowanie, a każde z nich posiada zalety i wady. Poniżej podano kilka przykładów metod sterowania i odpowiednich materiałów.

Pole elektryczne

Jednym z przykładów jest wykorzystanie siły elektrostatycznej, która może być zastosowana w:

  • Siłowniki z elastomeru dielektrycznego (DEA) wykorzystujące pole elektryczne wysokiego napięcia w celu zmiany jego kształtu ( przykład działającego DEA ). Siłowniki te mogą wytwarzać duże siły, mają dużą moc właściwą (W kg −1 ), wytwarzają duże naprężenia (>1000%), [15] posiadają dużą gęstość energii (>3 MJ m −3 ), [16] wykazują samoczujność, i osiągnąć szybkie tempo aktywacji (10 ms - 1 s). Jednak zapotrzebowanie na wysokie napięcia szybko staje się czynnikiem ograniczającym potencjalne zastosowania praktyczne. Dodatkowo, systemy te często wykazują prądy upływowe, mają tendencję do przebicia elektrycznego (awaria dielektryczna wynika ze statystyk Weibulla, dlatego prawdopodobieństwo wzrasta wraz ze wzrostem powierzchni elektrody [17] ) i wymagają wstępnego naprężenia dla największego odkształcenia. [18] Niektóre z nowych badań pokazują, że istnieją sposoby na pokonanie niektórych z tych wad, jak pokazano np . w siłownikach Peano-HASEL, które zawierają płynne dielektryki i elementy cienkowarstwowe. Takie podejście obniża wymagane napięcie, a także pozwala na samonaprawę podczas awarii elektrycznej. [19] [20]

Termiczny

  • Polimery z pamięcią kształtu (SMP) to inteligentne i rekonfigurowalne materiały, które stanowią doskonały przykład siłowników termicznych, które można wykorzystać do uruchamiania. Materiały te „zapamiętują” swój pierwotny kształt i powracają do niego po wzroście temperatury. Na przykład, usieciowane polimery mogą być odprężane w temperaturach powyżej ich zeszklenia ( Tg ) lub topnienia ( Tm ), a następnie schłodzone. Gdy temperatura zostanie ponownie podniesiona, naprężenie zostanie zwolnione, a kształt materiału zostanie przywrócony do pierwotnego. [21] To oczywiście sugeruje, że istnieje tylko jeden nieodwracalny ruch, ale wykazano, że materiały mają do 5 tymczasowych kształtów. [22] Jednym z najprostszych i najbardziej znanych przykładów polimerów z pamięcią kształtu jest zabawka o nazwie Shrinky Dinks, która jest wykonana z wstępnie rozciągniętego arkusza polistyrenu (PS), który można wykorzystać do wycinania kształtów, które znacznie się skurczą po podgrzaniu. Siłowniki wykonane z tych materiałów mogą osiągać odkształcenia do 1000% [23] i wykazały szeroki zakres gęstości energii od <50 kJ m -3 do 2 MJ m -3 . [24] Zdecydowane wady SMP obejmują ich powolną reakcję (>10 s) i zazwyczaj niską generowaną siłę. [25] Przykłady SMP obejmują poliuretan (PU), politereftalan etylenu (PET), tlenek polietylenu (PEO) i inne.
  • Stopy z pamięcią kształtu stoją za innym systemem sterowania dla miękkiej aktywacji robota. [26] Chociaż są wykonane z metalu, tradycyjnie sztywnego materiału, sprężyny są wykonane z bardzo cienkich drutów i są tak samo podatne jak inne miękkie materiały. Sprężyny te mają bardzo wysoki stosunek siły do masy, ale rozciągają się dzięki zastosowaniu ciepła, co jest nieefektywne energetycznie. [27]

Różnica ciśnień

  • Pneumatyczne sztuczne mięśnie, kolejna metoda sterowania stosowana w miękkich robotach, polega na zmianie ciśnienia wewnątrz elastycznej rury. W ten sposób będzie ona działać jak mięsień, kurcząc się i rozciągając, a więc przykładając siłę do tego, do czego jest przymocowana. Dzięki zastosowaniu zaworów, robot może utrzymać dany kształt za pomocą tych mięśni bez dodatkowego nakładu energii. Jednakże, metoda ta wymaga zewnętrznego źródła sprężonego powietrza, aby działać. Regulator Proportional Integral Derivative (PID) jest najczęściej stosowanym algorytmem dla mięśni pneumatycznych. Dynamiczna odpowiedź mięśni pneumatycznych może być modulowana poprzez dostrojenie parametrów regulatora PID.[28]

Czujniki

Czujniki są jednym z najważniejszych elementów robota. W przypadku miękkich robotów najbardziej sprawdzają się miękkie czujniki, gdyż mogą mierzyć deformacje, a tym samym wnioskować o pozycji i sztywności robota.

Przykłady miękkich czujników:

  • Miękkie czujniki rozciągania
  • Miękkie czujniki gięcia
  • Miękkie czujniki ciśnienia
  • Czujniki siły miękkiej

Czujniki te opierają się na pomiarach:

  • Piezorezystywności:
    • polimer wypełniony cząsteczkami przewodzącymi, [29]
    • ścieżki mikroprzepływowe (ciekły metal, [30] roztwór jonowy [31] ),
  • Piezoelektryczności, [32] [33]
  • Pojemności, [34] [35]
  • Pola magnetycznego, [36] [37]
  • Strat optycznych, [38] [39] [40]
  • Strat akustycznych. [41]

Pomiary te mogą być następnie wprowadzone do systemu sterowania.

Zastosowania

Pomoc chirurgiczna

Miękkie roboty znajdą zastosowanie w medycynie, konkretnie w chirurgii inwazyjnej. Ich umiejętność zmiany kształtu jest wielką zaletą, ponieważ miękki robot mógłby poruszać się wokół różnych struktur w ludzkim ciele poprzez dostosowywanie swojej formy. Można to osiągnąć poprzez zastosowanie płynnego uruchamiania.[42]

Egzoszkielety

Roboty miękkie mogą być również wykorzystywane do tworzenia elastycznych egzoszkieletów, do rehabilitacji pacjentów, asystowania osobom starszym lub po prostu do wzmacniania siły użytkownika. Zespół z Harvardu stworzył egzoskafander przy użyciu tych materiałów, aby zapewnić korzyści wynikające z dodatkowej wytrzymałości zapewnianej przez egzoszkielet, bez wad związanych z tym, jak sztywne materiały ograniczają naturalne ruchy człowieka. Egzoszkielety to metalowe szkielety wyposażone w zmotoryzowane mięśnie, które zwiększają siłę użytkownika. Nazywane również egzoszkieletem, metalowa konstrukcja skafandra robota odzwierciedla w pewnym stopniu wewnętrzną strukturę szkieletu użytkownika.

Kombinezon sprawia, że podnoszone przedmioty wydają się znacznie lżejsze, a czasem wręcz nieważkie, co zmniejsza urazy i poprawia zgodność.[43]

Roboty współpracujące (coboty)

Tradycyjnie, roboty produkcyjne były izolowane od pracowników ludzkich z powodu obaw o bezpieczeństwo, ponieważ sztywny robot zderzający się z człowiekiem mógłby łatwo doprowadzić do obrażeń ze względu na szybkie tempo ruchu robota, jednak miękkie roboty mogłyby bezpiecznie pracować obok ludzi, gdyż w przypadku kolizji, podatna natura robota zapobiegałaby lub minimalizowała potencjalne obrażenia.

Biomimikra

Biomimikra znajduje zastosowanie w eksploracji oceanów lub kosmosu. W poszukiwaniu życia pozaziemskiego naukowcy muszą wiedzieć więcej o pozaziemskich zbiornikach wodnych, ponieważ woda jest źródłem życia na Ziemi. Miękkie roboty można wykorzystać do naśladowania morskich stworzeń, które potrafią skutecznie manewrować w wodzie. Taki projekt podjął zespół z Cornell w 2015 r. w ramach grantu przyznanego przez NASA ’s Innovative Advanced Concepts (NIAC). [44] Zespół postanowił zaprojektować miękkiego robota, który naśladowałby minoga lub mątwę w sposobie poruszania się pod wodą, aby skutecznie badać ocean pod warstwą lodu księżyca Jowisza, Europy. Jednak eksploracja akwenu, zwłaszcza na innej planecie, wiąże się z wyjątkowym zestawem wyzwań mechanicznych i materiałowych. W 2021 r. naukowcy zademonstrowali inspirowanego biologicznie, samozasilającego się miękkiego robota do operacji głębinowych, który jest w stanie wytrzymać ciśnienie w najgłębszej części oceanu w Rowie Mariańskim . Robot posiada sztuczne mięśnie i skrzydła z giętkich materiałów oraz elektronikę rozmieszczoną w jego silikonowym korpusie. Może być wykorzystany do eksploracji głębinowych i monitorowania środowiska . [45][46] W 2021 r. zespół z Duke University zgłosił miękkiego robota w kształcie ważki o nazwie DraBot, który potrafi obserwować zmiany kwasowości, wahania temperatury i zanieczyszczenia olejami w wodzie. [47][48] [49]

Względy mechaniczne w projektowaniu

Wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie

Miękkie roboty, szczególnie te zaprojektowane do naśladowania życia, często doświadczają cyklicznych obciążeń, aby móc się poruszać lub wykonywać zadania, do których zostały zaprojektowane. Na przykład, w przypadku opisanego powyżej robota przypominającego minoga lub mątwy, ruch wymagałby elektrolizy wody i spalania gazu, co spowodowałoby gwałtowne rozprężenie napędzające robota. Takie powtarzające się i wybuchowe rozszerzanie i kurczenie stworzyłoby środowisko intensywnego cyklicznego obciążenia wybranego materiału polimerowego. Robot pod wodą i byłby prawie niemożliwy do naprawy lub wymiany, więc należałoby zadbać o wybór materiału i konstrukcji, który minimalizowałby inicjację i propagację pęknięć zmęczeniowych. W szczególności należy wybrać materiał z granicą wytrzymałości zmęczeniowej, lub częstotliwością naprężenia-amplitudy, powyżej której odpowiedź zmęczeniowa polimeru nie jest już zależna od częstotliwości.[50]

Kruche pękanie

Po drugie, ponieważ miękkie roboty są wykonane z materiałów o dużej podatności na zmiany temperatury, należy wziąć pod uwagę wpływ temperatury. Granica plastyczności materiału ma tendencję do zmniejszania się wraz z temperaturą, a w przypadku materiałów polimerowych efekt ten jest jeszcze bardziej widoczny. W temperaturze pokojowej i wyższych temperaturach długie łańcuchy wielu polimerów mogą się rozciągać i przesuwać obok siebie, co zapobiega lokalnej koncentracji naprężeń w jednym miejscu i czyni materiał plastycznym. Jednak większość polimerów przechodzi przez temperaturę przejściową między ciągliwością a kruchością, poniżej której nie ma wystarczającej energii cieplnej, aby długie łańcuchy mogły reagować w ten ciągliwy sposób i pęknięcie jest znacznie bardziej prawdopodobne. Tendencja materiałów polimerowych do kruszenia się w niższych temperaturach jest w rzeczywistości uważana za odpowiedzialną za katastrofę promu kosmicznego Challenger i musi być traktowana bardzo poważnie, zwłaszcza w przypadku miękkich robotów, które będą wdrażane w medycynie. Temperatura przejścia z plastycznej w kruchą nie musi być taka, jaką można by uznać za "zimną" i w rzeczywistości jest charakterystyczna dla samego materiału, w zależności od jego krystaliczności, wytrzymałości, wielkości grup bocznych (w przypadku polimerów) i innych czynników.[51]

Czasopisma międzynarodowe

  • Soft Robotics (SoRo)
  • Soft Robotics section of Frontiers in Robotics and AII
  • Science Robotics

Wydarzenia międzynarodowe

  • 2018 Robosoft, pierwsza międzynarodowa konferencja IEEE na temat miękkiej robotyki, 24-28 kwietnia 2018 r., Livorno, Włochy
  • 2017 IROS 2017 Workshop on Soft Morphological Design for Haptic Sensation, Interaction and Display, 24 września 2017, Vancouver, BC, Kanada
  • 2016 First Soft Robotics Challenge, 29-30 kwietnia, Livorno, Włochy
  • Tydzień Soft Robotics 2016, 25–30 kwietnia, Livorno, Włochy
  • 2015 „Soft Robotics: Actuation, Integration and Applications – Łączenie perspektyw badawczych na rzecz postępu w technologii robotyki miękkiej” na ICRA2015, Seattle WA
  • 2014 Workshop on Advances on Soft Robotics, 2014 Robotics Science an Systems (RSS) Conference, Berkeley, CA, 13 lipca 2014
  • 2013 International Workshop on Soft Robotics and Morphological Computation, Monte Verità, 14-19 lipca 2013
  • Letnia Szkoła Miękkiej Robotyki 2012, Zurych, 18–22 czerwca 2012

W kulturze popularnej

Robot Chrisa Atkesona, który zainspirował stworzenie Baymaxa

Film Disneya Big Hero 6 z 2014 roku przedstawia miękkiego robota Baymax, pierwotnie zaprojektowanego do użytku w branży medycznej . W filmie Baymax jest przedstawiany jako duży, ale nie onieśmielający robot z nadmuchaną winylową powierzchnią zewnętrzną otaczającą mechaniczny szkielet. Podstawa koncepcji Baymax pochodzi z rzeczywistych badań nad zastosowaniami miękkiej robotyki w dziedzinie opieki zdrowotnej, takich jak praca robotyka Chrisa Atkesona w Instytucie Robotyki Carnegie Mellon . [52]

Animowany film Sony z 2018 r. Spider-Man: Into the Spider-Verse przedstawia żeńską wersję supervillain Doctor Octopus, która wykorzystuje macki zbudowane za pomocą miękkiej robotyki, aby ujarzmić swoich wrogów.

W odcinku 4 serii animowanej Helluva Boss , wynalazca Loopty Goopty używa miękkiej robo-macki tipped z różnych broni, aby zagrozić członkom I.M.P do zamordowania swojego przyjaciela, Lyle Lipton.

Zobacz też

  • Robotyka przegubowa miękka
  • Octobot (robot)
  • Robotyka inspirowana biologią
  • Bionika
  • Biorobotyka
  • Robot domowy
  • Materiały zrobotyzowane
  • Robotyka do uprawy miękkiej
  • Magnetyczny robot śluzowy

Linki zewnętrzne

Przypisy

  1. a b Rus, Daniela; Tolley, Michael T. (27 May 2015). "Design, fabrication and control of soft robots" (PDF). Nature. 521 (7553): 467–475. Bibcode:2015Natur.521..467R. doi:10.1038/nature14543. hdl:1721.1/100772. PMID 26017446. S2CID 217952627.
  2. Sangbae Kim, Cecilia Laschi, Barry Trimmer, Soft robotics: a bioinspired evolution in robotics, „Trends in Biotechnology”, 31 (5), 2013, s. 287–294, DOI10.1016/j.tibtech.2013.03.002 [dostęp 2022-07-06] (ang.).
  3. Suyi Li, K W Wang, Plant-inspired adaptive structures and materials for morphing and actuation: a review, „Bioinspiration & Biomimetics”, 12 (1), 2016, s. 011001, DOI10.1088/1748-3190/12/1/011001, ISSN 1748-3190 [dostęp 2022-07-06].
  4. Dumais, Jacques; Forterre, Yoël (21 January 2012). ""Vegetable Dynamicks": The Role of Water in Plant Movements". Annual Review of Fluid Mechanics. 44 (1): 453–478. Bibcode:2012AnRFM..44..453D. doi:10.1146/annurev-fluid-120710-101200.
  5. a b Suyi Li, K W Wang, Plant-inspired adaptive structures and materials for morphing and actuation: a review, „Bioinspiration & Biomimetics”, 12 (1), 2016, s. 011001, DOI10.1088/1748-3190/12/1/011001, ISSN 1748-3190 [dostęp 2022-07-09].
  6. Eleni Katifori i inni, Foldable structures and the natural design of pollen grains, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 107 (17), 2010, s. 7635–7639, DOI10.1073/pnas.0911223107, ISSN 0027-8424, PMID20404200, PMCIDPMC2867878 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  7. Colin Dawson, Julian F.V. Vincent, Anne-Marie Rocca, How pine cones open, „Nature”, 390 (6661), 1997, s. 668–668, DOI10.1038/37745, ISSN 1476-4687 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  8. Kyu-Jin Cho i inni, Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots, „International Journal of Precision Engineering and Manufacturing”, 10 (3), 2009, s. 171–181, DOI10.1007/s12541-009-0064-6, ISSN 2005-4602 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  9. Kyu-Jin Cho i inni, Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots, „International Journal of Precision Engineering and Manufacturing”, 10 (3), 2009, s. 171–181, DOI10.1007/s12541-009-0064-6, ISSN 2005-4602 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  10. Jorge G. Cham i inni, Fast and Robust: Hexapedal Robots via Shape Deposition Manufacturing, „The International Journal of Robotics Research”, 21 (10-11), 2002, s. 869–882, DOI10.1177/0278364902021010837, ISSN 0278-3649 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  11. Kyu-Jin Cho i inni, Review of manufacturing processes for soft biomimetic robots, „International Journal of Precision Engineering and Manufacturing”, 10 (3), 2009, s. 171–181, DOI10.1007/s12541-009-0064-6, ISSN 2005-4602 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  12. Manuel Schaffner i inni, 3D printing of robotic soft actuators with programmable bioinspired architectures, „Nature Communications”, 9 (1), 2018, s. 878, DOI10.1038/s41467-018-03216-w, ISSN 2041-1723, PMID29491371, PMCIDPMC5830454 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  13. Ryan L. Truby, Jennifer A. Lewis, Printing soft matter in three dimensions, „Nature”, 540 (7633), 2016, s. 371–378, DOI10.1038/nature21003, ISSN 1476-4687 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  14. Ryan L. Truby, Jennifer A. Lewis, Printing soft matter in three dimensions, „Nature”, 540 (7633), 2016, s. 371–378, DOI10.1038/nature21003, ISSN 1476-4687 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  15. Christoph Keplinger i inni, Harnessing snap-through instability in soft dielectrics to achieve giant voltage-triggered deformation, „Soft Matter”, 8 (2), 2011, s. 285–288, DOI10.1039/C1SM06736B, ISSN 1744-6848 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  16. Soo Jin Adrian Koh, Xuanhe Zhao, Zhigang Suo, Maximal energy that can be converted by a dielectric elastomer generator, „Applied Physics Letters”, 94 (26), 2009, s. 262902, DOI10.1063/1.3167773, ISSN 0003-6951 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  17. S. Diaham i inni, Dielectric breakdown of polyimide films: Area, thickness and temperature dependence, „IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation”, 17 (1), 2010, s. 18–27, DOI10.1109/TDEI.2010.5411997, ISSN 1558-4135 [dostęp 2022-07-09].
  18. Lindsey Hines i inni, Soft Actuators for Small-Scale Robotics, „Advanced Materials”, 29 (13), 2017, s. 1603483, DOI10.1002/adma.201603483 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  19. E. Acome i inni, Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators with muscle-like performance, „Science”, 359 (6371), 2018, s. 61–65, DOI10.1126/science.aao6139, ISSN 0036-8075 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  20. Nicholas Kellaris i inni, Peano-HASEL actuators: Muscle-mimetic, electrohydraulic transducers that linearly contract on activation, „Science Robotics”, 3 (14), 2018, eaar3276, DOI10.1126/scirobotics.aar3276, ISSN 2470-9476 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  21. C. Liu, H. Qin, P.T. Mather, Review of progress in shape-memory polymers, „Journal of Materials Chemistry”, 17 (16), 2007, s. 1543–1558, DOI10.1039/B615954K, ISSN 1364-5501 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  22. Jing Li i inni, A versatile approach to achieve quintuple-shape memory effect by semi-interpenetrating polymer networks containing broadened glass transition and crystalline segments, „Journal of Materials Chemistry”, 21 (33), 2011, s. 12213–12217, DOI10.1039/C1JM12496J, ISSN 1364-5501 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  23. Andreas Lendlein, Robert Langer, Biodegradable, Elastic Shape-Memory Polymers for Potential Biomedical Applications, „Science”, 296 (5573), 2002, s. 1673–1676, DOI10.1126/science.1066102, ISSN 0036-8075 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  24. Mitchell Anthamatten, Supacharee Roddecha, Jiahui Li, Energy Storage Capacity of Shape-Memory Polymers, „Macromolecules”, 46 (10), 2013, s. 4230–4234, DOI10.1021/ma400742g, ISSN 0024-9297 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  25. Lindsey Hines i inni, Soft Actuators for Small-Scale Robotics, „Advanced Materials”, 29 (13), 2017, s. 1603483, DOI10.1002/adma.201603483 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  26. Oded Medina, Amir Shapiro, Nir Shvalb, Kinematics for an Actuated Flexible n-Manifold, „Journal of Mechanisms and Robotics”, 8 (2), 2015, DOI10.1115/1.4031301, ISSN 1942-4302 [dostęp 2022-07-09].
  27. Sangbae Kim, Cecilia Laschi, Barry Trimmer, Soft robotics: a bioinspired evolution in robotics, „Trends in Biotechnology”, 31 (5), 2013, s. 287–294, DOI10.1016/j.tibtech.2013.03.002, ISSN 0167-7799 [dostęp 2022-07-09].
  28. Guan, Nan; Wang, Qixin; Li, Shuai; Shao, Zili; Khan, Ameer Hamza; Khan, Ameer Hamza; Shao, Zili; Li, Shuai; Wang, Qixin; Guan, Nan (March 2020). "Which is the Best PID Variant for Pneumatic Soft Robots? An Experimental Study". IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 7 (2): 1–10.
  29. Stassi, Stefano, et al. "Flexible tactile sensing based on piezoresistive composites: A review." Sensors 14.3 (2014): 5296-5332.
  30. Y. Park, B. Chen and R. J. Wood, "Design and Fabrication of Soft Artificial Skin Using Embedded Microchannels and Liquid Conductors," in IEEE Sensors Journal, vol. 12, no. 8, pp. 2711-2718, Aug. 2012, doi: 10.1109/JSEN.2012.2200790.
  31. Chossat, Jean-Baptiste, et al. "A soft strain sensor based on ionic and metal liquids." Ieee sensors journal 13.9 (2013): 3405-3414.
  32. L. Seminara, L. Pinna, M. Valle, L. Basiricò, A. Loi, P. Cosseddu,A. Bonfiglio, A. Ascia, M. Biso, A. Ansaldoet al., “Piezoelectricpolymer transducer arrays for flexible tactile sensors,”IEEE SensorsJournal, vol. 13, no. 10, pp. 4022–4029, 2013
  33. Li, Chunyan, et al. "Flexible dome and bump shape piezoelectric tactile sensors using PVDF-TrFE copolymer." Journal of Microelectromechanical Systems 17.2 (2008): 334-341.
  34. H. Wang, D. Jones, G. de Boer, J. Kow, L. Beccai, A. Alazmani, andP. Culmer, “Design and characterization of tri-axis soft inductive tactilesensors,”IEEE Sensors Journal, vol. 18, no. 19, pp. 7793–7801, 2018
  35. A. Frutiger, J. T. Muth, D. M. Vogt, Y. Mengüç, A. Campo, A. D.Valentine, C. J. Walsh, and J. A. Lewis, “Capacitive soft strain sensorsvia multicore–shell fiber printing,”Advanced Materials, vol. 27, no. 15,pp. 2440–2446, 2015
  36. . Wang, D. Jones, G. de Boer, J. Kow, L. Beccai, A. Alazmani, andP. Culmer, “Design and characterization of tri-axis soft inductive tactilesensors,”IEEE Sensors Journal, vol. 18, no. 19, pp. 7793–7801, 2018
  37. T. Hellebrekers, O. Kroemer, and C. Majidi, “Soft magnetic skin forcontinuous deformation sensing,”Advanced Intelligent Systems, vol. 1,no. 4, p. 1900025, 2019
  38. Zhao, Huichan, et al. "Optoelectronically innervated soft prosthetic hand via stretchable optical waveguides." Science robotics 1.1 (2016).
  39. C. To, T. L. Hellebrekers, and Y.-L. Park, “Highly stretchable opticalsensors for pressure, strain, and curvature measurement,” in2015IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS). IEEE, 2015, pp. 5898–5903
  40. C. B. Teeple, K. P. Becker, and R. J. Wood, “Soft curvature and contactforce sensors for deep-sea grasping via soft optical waveguides,” in2018IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS). IEEE, 2018, pp. 1621–1627.
  41. Chossat, Jean-Baptiste, and Peter B. Shull. "Soft Acoustic Waveguides for Strain, Deformation, Localization and Twist Measurements." IEEE Sensors Journal (2020).
  42. Matteo Cianchetti i inni, Soft Robotics Technologies to Address Shortcomings in Today's Minimally Invasive Surgery: The STIFF-FLOP Approach, „Soft Robotics”, 1 (2), 2014, s. 122–131, DOI10.1089/soro.2014.0001, ISSN 2169-5172 [dostęp 2022-07-06].
  43. Walsh, Conor; Wood, Robert (5 August 2016). "Soft Exosuits". Wyss Institute. Retrieved 27 April 2017.
  44. Soft robot dives 10 km under the ocean, Physics World, 23 marca 2021 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  45. Cecilia Laschi, Marcello Calisti, Soft robot reaches the deepest part of the ocean, „Nature”, 591 (7848), 2021, s. 35–36, DOI10.1038/d41586-021-00489-y [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  46. Guorui Li i inni, Self-powered soft robot in the Mariana Trench, „Nature”, 591 (7848), 2021, s. 66–71, DOI10.1038/s41586-020-03153-z, ISSN 1476-4687 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  47. Soft Robotic Dragonfly Signals Environmental Disruptions, Duke Pratt School of Engineering, 25 marca 2021 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  48. Advanced Science News, DraBot: A soft robotic dragonfly that senses and monitors its environment, Advanced Science News, 25 marca 2021 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  49. Vardhman Kumar i inni, Microengineered Materials with Self‐Healing Features for Soft Robotics, „Advanced Intelligent Systems”, 3 (7), 2021, s. 2100005, DOI10.1002/aisy.202100005, ISSN 2640-4567 [dostęp 2022-07-09] (ang.).
  50. Courtney, Thomas H. (2000). Mechanical behavior of materials (2nd ed.). Boston: McGraw Hill. ISBN 0070285942. OCLC 41932585.
  51. "Brittle-Ductile Transition". polymerdatabase.com. Retrieved 2019-05-23.
  52. CMU’s soft robotics inspire Disney’s movie Big Hero 6 - The Tartan, thetartan.org [dostęp 2022-07-09].