Дерев'яні різки полевітували з краплями клею на звукових хвилях і склеїлися

Інженери навчили роборуку керувати акустичним левітатором і збирати складні багатоелементні конструкції в повітрі. Крапельки клею, дерев'яні друзки і пластикові намистини, що левітували, під керівництвом маніпулятора збиралися разом, наприклад, у форму куба чи моста. Результат роботи вчені представили на конференції SIGGRAPH ’22 та розраховують, що їхня технологія надихне на створення нових методів виробництва, зокрема мікроелектроніки чи навіть сферу 3D-друку.

Враховуючи, що для маніпуляцій дрібними, крихкими чи навіть небезпечними для здоров'я предметами, необхідно у виробництві використовувати спеціалізоване обладнання, яке тільки підвищує вартість виготовлення кінцевого продукту, можливість безконтактної маніпуляції зробила б ці процеси більш універсальними. І тому команда інженерів з університетів Іспанії, Британії та Бразилії вирішила звернутися до явища акустичної левітації.

Воно полягає у тому, що когерентні акустичні хвилі здатні утворити стоячу хвилю, в якій з'являться області з різним тиском. І якщо в область, де знаходиться мінімум тиску, помістити предмет, розміри якого не перевищують довжину цієї хвилі, то він почне левітувати за підтримки областей з вищим тиском. Акустичне поле можна динамічно змінювати, регулюючи фазу чи амплітуду випромінювачів, а отже і маніпулювати предметами, які у ньому знаходяться. І ідея вчених полягає у тому, щоб розмістити два масиви з 60 таких випромінювачів на роботизованому маніпуляторі, який без втручання з боку людини зможе переміщувати, крутити і перевертати частини майбутньої конструкції.

Свою систему інженери назвали LeviPrint та з її допомогою побудували місток з 15 дерев'яних друзок, куб та інші конструкції, які трималися на клеї, що його також розмістили безконтактно — за допомогою левітуючих крапель. Причому для цього вченим довелося знайти спосіб керувати продовгуватими предметами, на відміну від попередніх дослідів, у яких зазвичай використовують кульки. Для цього у хвилі, яка утворюється в левітаторі, утворювали дві області з пониженим тиском, які і дали можливість утримувати дерев'яні різки довжиною до восьми сантиметрів.

Як пишуть автори роботи, вони сподіваються, що їхня технологія стане у пригоді зокрема у виробництві мікроелектроніки, адже дає можливість керувати дрібними предметами, виключаючи при цьому перехресне забруднення. А враховуючи, що з LeviPrint виявилося можливим будувати і тривимірні багатошарові конструкції, використовуючи клей, який швидко застигає з ультрафіолетовим випромінюванням, акустичну левітацію можна використати і як технологію 3D-друку.

---