Ang Bagong Batas ng Physics ay Tumutulong sa Mga Tao at Robots na Maunawaan ang Touch Friction

Inilarawan ngayon ng mga mananaliksik ang isang bagong batas ng pisika na naglalarawan sa alitan ng elastohydrodynamic lubrication (EHL) na dapat isulong ang iba’t ibang mga robotic na teknolohiya. Ang EHL alitan ay nangyayari kapag ang dalawang solidong ibabaw ay nakikipag-ugnay sa isang manipis na layer ng likido sa pagitan nila. Kredito: Lilian Hsiao

Kahit na ang mga robotic device ay ginagamit sa lahat mula sa mga linya ng pagpupulong hanggang sa mga parmasyutiko, nahihirapan ang mga inhinyero na ipaliwanag ang alitan na nangyayari kapag nahawakan ng mga robot ang mga bagay, lalo na sa mga wet environment. Natuklasan ngayon ng mga mananaliksik ang isang bagong batas ng pisika na nagpapaliwanag ng ganitong uri ng alitan at dapat isulong ang iba’t ibang mga robotic na teknolohiya.

“Ang aming trabaho dito ay magbubukas ng pintuan sa paglikha ng mas maaasahan at pagganap na mga haptic at robotic na aparato sa mga aplikasyon tulad ng telesurgery at manufacturing,” sabi ni Lilian Hsiao, katulong na propesor ng kimika at biomolecular engineering. University of North Carolina State at ang kaukulang may-akda ng isang artikulo tungkol sa trabaho.

Ang nakataya ay isang bagay na tinatawag na alitan ng elastohydrodynamic lubrication (EHL); Ito ang alitan na nangyayari kapag ang dalawang solidong ibabaw ay nakikipag-ugnay sa isang manipis na layer ng likido sa pagitan nila. Kasama rito ang alitan na nangyayari kapag pinagsama mo ang iyong mga kamay; Ang likido ay ang manipis na layer ng langis na natural na nangyayari sa iyong balat. Gayunpaman, maaari rin itong mailapat sa isang robotic claw na nakakataas ng isang bagay na natatakpan ng langis, o isang aparato sa pag-opera na ginamit sa katawan ng tao.

Ang isang kadahilanan na mahalaga ang alitan ay sapagkat tinutulungan tayo nitong mapanatiling buo ang mga bagay.

“Ang pag-unawa sa alitan ay madaling maunawaan para sa mga tao – kahit na nagtatrabaho sa mga sabon na sabon,” sabi ni Hsiao. “Gayunpaman, napakahirap na isaalang-alang ang alitan ng EHL kapag bumubuo ng mga materyales na kontrolin ang mga kakayahan sa paghawak ng mga robot.”

Upang makabuo ng mga materyales na makakatulong makontrol ang pagkikiskisan ng EHL, kakailanganin ng mga inhinyero ng isang balangkas na maaaring mailapat nang pantay-pantay sa iba’t ibang mga modelo, materyales at mga kundisyong pagpapatakbo. At ito mismo ang natuklasan ng mga mananaliksik.

“Ang batas na ito ay maaaring magamit upang account para sa alitan EHL at maaaring mailapat sa maraming iba’t ibang mga malambot na system – hangga’t ang mga ibabaw ng mga bagay ay patterned,” sabi ni Hsiao.

Sa kontekstong ito, ang mga pattern sa ibabaw ay maaaring maging anumang mula sa bahagyang nakataas na mga ibabaw sa aming mga daliri hanggang sa mga uka sa ibabaw ng isang robotic tool.

Ang bagong prinsipyong pisikal, na sama-samang binuo ni Hsiao at ng kanyang nagtapos na mag-aaral na si Yunhu Peng, ay gumagamit ng apat na mga equation upang i-account ang lahat ng mga pisikal na puwersang kasangkot sa pag-unawa sa alitan sa EHL. Sa artikulo, ipinakita ng pangkat ng pagsasaliksik ang batas sa tatlong mga sistema: mga daliri ng tao; bio-inspired robotic fingertip; at isang kasangkapan na tinawag na isang tribo-rheometer na ginagamit upang sukatin ang mga puwersang friksiyonal. Si Peng ang unang may-akda ng artikulo.

“Ang mga resulta ay napaka kapaki-pakinabang sa robotic kamay na may mas sopistikadong mga kontrol para sa maaasahang pagproseso ng proseso ng pagmamanupaktura,” sabi ni Hsiao. “At mayroon itong halatang mga aplikasyon sa larangan ng telesurgery kung saan ang mga siruhano ay malayo na kinokontrol ang mga robotic device upang magsagawa ng mga pamamaraang pag-opera. Nakita namin ito bilang isang pangunahing pagsulong sa pag-unawa sa ugnay at pagkontrol ng ugnayan sa mga synthetic system. “

Sanggunian: “Elastohydrodynamic friction ng robotic at pantaong mga daliri sa malambot na micro-patterned substrates” nina Yunhu Peng, Christopher M. Serfass, Anzu Kawazoe, Yitian Shao, Kenneth Gutierrez, Catherine N. Hill, Veronica J. Santos, Yon Visell, at Lilian C. Hsiao 29 Abril 2021, Mga Kagamitan sa Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41563-021-00990-9

Kasamang may-akda ng artikulo, Ph.D. Mag-aaral sa Estado ng NC; Catherine Hill, isang undergraduate na mag-aaral sa Estado ng NC; Anzu Kawazoe, Yitian Shao at Yon Visell ng University of California-Santa Barbara; at Kenneth Gutierrez at Veronica J. Santos ng Unibersidad ng California-Los Angeles.

Ang gawain ay ginawa sa ilalim ng numero ng bigay na CBET-2042635 sa suporta ng AAAS Marion Milligan Mason Award at National Science Foundation.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.