De forskar om Terminator-material

Ett av de första användningsområdena för forskarnas robotikmaterial är grönsaksförpackningar. Materialet är inte programmerbart i steg ett, men kommer att kunna återanvändas långt bortom de tre-fyra gånger som är fallet med dagens plaster. I steg två ska materialet bli programmerbart så att det kan anta olika former och egenskaper. Här tänker sig forskarna att det kan användas till allt från flygplan och proteser till kläder och möbler. Illustration: Anders Westerberg.

NYHET

Publicerad 2020-05-13

Kommer du ihåg roboten T-1000 i filmen Terminator 2? Då minns du säkert att denna maskin kunde byta form till vad som helst, människor inbegripna.
Mikrorobotarna i den animerade filmen Big Hero 6 är ytterligare ett exempel på materia som på en given signal kan ändra skepnad. En liknande
substans, kallad robotikmaterial, är vad tre KTH-professorer jobbar med i ett nytt forskningsprojekt.

Robotic Matter, eller robotikmaterial på svenska, är en form av digitaliserat, programmerbart material i mikroskala som sätts ihop som större objekt. Dessa objekt kan förändra sina materiella egenskaper och former, var som helst, med en gång och med stor precision.

Wouter van der Wijngaart, professor på avdelningen för mikro- och nanosystem vid KTH, berättar att universitet världen över jobbar med olika sätt att utveckla robotikmaterial. Massachusetts Institute of Technology (MIT) i USA har till exempel utvecklat centimeterstora kuber som har små motorer i sig. De kan skapa olika figurer. Problemet är att tekniken i sig inte går att förminska.

– MIT:s teknik skalar inte ner på samma sätt som vårt material ska göra. Vi kommer att arbeta med ett plastmaterial som har magnetiska partiklar i sig, säger Wouter van der Wijngaart.

Plastfilm vägen till robotikmaterial

I ett initialt skede används en plastfilm som placeras mellan två glasskivor. Materialet värms och kyls och forskarna kan på det sättet ändra plastens form och konstruera tvådimensionella figurer. Uppvärmningen och var i materialet detta sker är alltså själva programmeringen, vilket även gäller kommande material. Med hjälp av magnetism bestäms materialets funktionalitet.

Wouter van der Wijngaart, professor i mikro- och nanosystem vid KTH.

Att jobba med plastfilm är ett sätt att närma sig hur robotikmaterial fungerar och när det är dags för tredimensionella figurer kan värmetrådar användas för att bygga i tre riktningar. Wouter van der Wijngaart liknar dessa vid människans blodomlopp och nerver

– En av utmaningarna är att värma upp och kyla av materialet tillräckligt snabbt. Här tittar vi på hur naturen fungerar, hur vi människor till exempel svettas och hur blod kan förflytta värme och kyla i kroppen.

Tvådimensionell Terminator inom några få år

Människokroppen är ett bra exempel när det kommer till hur robotikmaterial ska skapas. Det är lätt att tänka att materialet ska bestå av många miljoner byggstenar som var och en är utrustad med en liten dator som kan kommunicera med alla andra. Men det fungerar inte så.

– Människokroppen består av biljoner och åter biljoner celler. Varje cell är inte smart i sig. Samma sak gäller för robotikmaterial. Drömmen är så klart är en bygga en Terminator, men man måste börja någonstans, med något mindre. En första applikation skulle kunna vara en plastförpackning för vindruvor. Men jag tror att vi kan få till en tvådimensionell Terminator redan inom några år.

Hållbarhet är en viktig aspekt med robotikmaterial. För att återvinna plastförpackningar idag används stora mängder energi när de smälts ner vid 300 grader för att sedan ges en ny form med hjälp av tryck. I fallet med vindruvsförpackningar i robotikmaterial behövs inte mer än cirka 70 grader vid omvandlingen.

– Vid plaståtervinning försämras kedjorna av plastmolekyler, och i snitt kan plast återvinnas kanske tre gånger. När det gäller robotikmaterial kan det i teorin byta form hur många gånger som helst.

Wouter van der Wijngaart berättar att han och de andra två KTH-professorerna Ulrica Edlund och Danica Kragic-Jensfelt hittills fått anslag för forskningsarbete i ett år. Det finns emellertid stora förhoppningar för fortsatt finansiering i ytterligare minst fem år.

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Wouter van der Wijngaart på 08 - 790 66 13 eller wouter@kth.se.

Fakta

  • Forskningsarbetet som rör robotikmaterial ingår i satsningen KTH Digital Futures. I denna nya centrumbildning utforskar och utvecklar forskare från KTH och andra universitet digitala teknologier som kan lösa stora samhällsutmaningar, i Sverige och globalt. KTH Digital Futures ingår i regeringens satsning på strategiska forskningsområden, SFO.
  • Inom ramen för KTH Digital Futures pågår idag ett antal tvärvetenskapliga forskningsprojekt som handlar om alltifrån digitala assistenter inom äldrevård och hantering av känsliga persondata till smarta lösningar för vattendistribution och ovan omskrivna robotikmaterial.
  • Här hittar du mer information .