Pehmeä robotiikka voi korvata tulevaisuudessa jopa käytössä oleville metallikuorisia sähköllä ohjattavia robotteja.  Tampereen yliopipistolle tutkitaan  niitä varten ”älykkkäitä”, ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivia polymeereja, joiden aulla liikettä voidaan ohjata valoenergian avulla. 

Viimeisen 15 vuoden sisällä tutkijoille on syntynyt ajatus siitä, että robotiikassa voitaisiin käyttää myös pehmeitä materiaaleja. Tässä niin kutsutussa pehmeässä robotiikassa raskaat ja kovat metallikuoret on pyritty korvaamaan muilla materiaaleilla, kuten polymeereillä.

’’Polymeereistä valmistetut materiaalit voivat olla venyviä tai jäykkiä, pehmeitä tai kovia, värillisiä tai läpinäkyviä. Tämän takia juuri polymeerit ovat hyviä materiaalia pehmeiden robottien valmistuksessa’’, kertoo aiheesta Tampereen yliopistossa väitöskirjan tehnyt DI Markus Lahikainen.

Lahikainen käytti väitöskirjassaan polymeeripohjaisten pehmytrobotien ohjaamiseen valoaenergiaa, jota on tarjolla kaikkialla.  Lahikaisen mukaan myös valon ominaisuuksia, kuten voimakkuutta, aallonpituutta eli väriä sekä polarisaatiota voidaan helposti muuttaa. Valo-ohjaus tuo robotiikkaan hänen mukaansa myös muita hyötyjä. Valo-ohjaus mahdollistaa esimerkiksi robottien etäohjauksen ilman fyysistä kontaktia, jolloin robotin ei tarvitse sisältää elektronisia komponentteja kuten akkuja tai sähköjohtoja.

’’Valo-ohjaus voidaan rakentaa polymeerin sisään molekyylitasolle jo valmistusvaiheessa. Tällöin päästään eroon normaaleissa roboteissa käytetyistä sähkökomponenteista ja roboteista voidaan tehdä pieniä, jopa millimetrin kokoisia’’, Lahikainen jatkaa. Hän tutki väitöstyössään kolmea valo-ohjausstrategiaa pehmytrobottien liikuttamiseksi: spontaania valomekaanista oskillaatiota ja moniväriaktuaatioita, jossa valon eri väreillä tuotetaan erilaisia liikkeitä, sekä uudelleenohjelmoitavuutta, jossa robotti voidaan ohjelmoida toimimaan eri tavoin identtisissä valaistusolosuhteissa.

’’Valorobotiikan ala kasvaa nopeasti, mutta vielä on paljon matkaa siihen, että näitä materiaaleja voitaisiin käyttää hyödyksi jokapäiväisessä elämässä. Uskon kuitenkin, että työni tulokset tarjoavat uusia avauksia siihen, miten tehdä pehmeistä roboteista itseohjautuva ja älykkäitä’’, Lahikainen pohtii. Hänen väitöskirjansa Advanced Light Control Strategies of Polymer Networks for Soft Robotics tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 1.10.2021. Väitöstä voi seurata myös etäyhteydellä.

Lisää: Väitöskirja (LINKKI, pdf, 43,36 Mt) ja 1.10.2021 klo 12.00 alkaen Panopto-etäyhteydellä (LINKKI).

Kuvituskuva: Shutterstock