רובוטיקה רכה התפתחה כאחד מהתחומים המבטיחים ביותר בהנדסה מודרנית, המציע מכונות שיכולות להיות מתפתלות, למתוח, אחיזה, אינטראקציה עם אובייקטים עדינים בדרכים רובוטים קשיחים לא יכולים.מכלי ניתוח לנווט את הגוף האנושי עם טראומה מינימלית לתופסים המטפלים במזון ובפרי ללא נזק, היישומים הפוטנציאליים הם עצומים.אבל כמו שדה התבגר והולך ממעבדות מחקר לקראת ייצור מסחרי, שאלה ביקורתית: מה זה גורם לתהליכים סביבתיים ולשיפורים הייחודיים?

תהליכי ייצור ודאגות סביבתיות

ייצור הרובוטים הרכים מסתמך רבות על פולימרים, אלסטומרס, ותרכובות מבוססות סיליקון.בעוד חומרים אלה מאפשרים גמישות וחוסן המגדירים רובוטיקה רכות, הייצור שלהם נושא נטל סביבתי משמעותי.

חומר Sourcing

רוב מרכיבי הרובוטיים הרכים מגומי סינתטי, כגון פולידי מתילסקסיאן (PDMS), אקופלקס, ופוליאורטן מבוסס elastomers.חומרים אלה נגזרים מזין פטרוכימי, כלומר הייצור שלהם קשור ישירות למיצוי דלק מאובנים.תהליך של קידוח, תחבורה, ושיקום גזי שמן גולמי, תנודתי אורגני (VOC), ותרכובות אחרות, דורשות אדמה, לעתים קרובות, מפלט, מפלט, מפלט, מפלט מים גבוה יותר, מסגסוגת, אשר דורשות, מפלט, מפלט, מתעשיית הפחמות, ממתכת, מפלט, מפלט, מפלט, מפלט, מפלט, מתעשיית המים גבוהה יותר, מפלט, מפלט, מפלט, ממתכת, ממתכת, ממתכת, מצריכת מים.

העלות הסביבתית משתרעת מעבר למיצוי חומרי גלם.הסינתזה של פולימרים סיליקון כוללת תגובות כימיות אינטנסיביות באנרגיה, כולל הידרוליזה של chlorosilanes, אשר מייצרת חומצה הידרוכלורית כתוצר ללא טיפול פסולת קפדני, זרמים חומציים אלה יכולים לפגוע במערכת האקולוגית מקומית (למשל, ייצור של גומי סינתטי דורש לעתים קרובות מפלסטיק, מייצבים, וסוכני צלב עשויים להיות רעילים של פחמן (DFolreic) של הערכה אוטומטית של פחמן טהור של ייצור של פחמן טהור של פחמן טהור של 40%).

שימוש כימי והרשאה

ייצור רובוט רך לעתים קרובות כרוך עובש, ליהוק, ו 3D הדפסה - תהליכים להסתמך על פותרים, ריפוי סוכנים, שחרור תרסיסים.לדוגמה, PDMS elastomers דורשים זרז מבוסס פלטינה לרפא, ואת הצעד המחוספס לעתים קרובות משחרר כמויות קטנות של סולמות פלוקסיות עצביות או חומרים פונקציונליים לתוך האוויר.

עליית ייצור התוסף הציגה דאגה נוספת: בזבוז חומרי התמיכה וחומרי העודף אינם רצויים (בדפוס תלת-ממדי של thermoplastic polyurethanes (TPU), הדפסים כושלים וחומרי עודף לעתים קרובות מפורקים כפסולת חומר מעורבבת שקשה למחזור של גיאומטריה מורכבת של ייצור:0Addive ManufacturingFLT:1 ציין כי ההשפעה הסביבתית של מודל מתכתי מורכב כמעט בלתי-מסוגלטיבי (Flastic) של מתכתי, אך דומה לתערובת פלסטיק מורכבת של מתכתית (FLT) הייתה מורכבת של צבע פלסטיק מורכב של דגם מבוזרת).

אנרגיה

מעבר לחומרים, האנרגיה הנדרשת לעצב ולרפא רכיבים רובוטיים רכים היא משמעותית. Ovens משמשים לגומי סיליקון חום למשך שעות, ומכשירי עובש של הזריקה פועלים בטמפרטורות גבוהות ולחצים.אפילו temperature של החדר מרפא תהליכים דורשים סביבות מבוקרות אקלים כדי להבטיח איכות עקבית, אשר מוסיפה לעומסי HVAC. כאשר בקנה מידה של ייצור מלאכותי, טביעת הרגל האנרגיה של פועל רובוטי יחיד יכול להיות דומה של 20FST של שימוש מתכתי אחד של חומר מתכתי אחד (שלב 1F23)

אתגרים דיסposal and Recycling

בסוף חיי השירות שלהם, רובוטים רכים מציגים בעיה של ניהול פסולת הנוכחי הם חסרי יכולת להתמודד. בניגוד אלקטרוניקה נוקשה, אשר הקימו זרמי מחזור עבור מתכות ולוחות מעגלים, מערכות רובוטיות רכות מורכבות תערובת מסבך של פולימרים, סיליקון, ולעתים קרובות משובצת אלקטרוניקה או ערוצי נוזל.

סוף סוף החיים Scenarios

רוב הרובוטים הרכים כיום נכנסים לאחד משלושת נתיבי ה-CE: מקרקעין, אינסטינקטציה, או פיזור בלתי פורמלי של לנדמס הם הגורל הנפוץ ביותר. IEEE elastomers אינם ניתנים להתאמה; הם יכולים להימשך מאות שנים, לאט מפולגת לשלב המיקרו-נופלסטי של 2020 (incineration) הם להפחית את נפח אבל משחרר פחמן דו-חמצני, ובמקרה של סיליקון, מייצרת אח עשיר עבור 5% נחשב נדיר של תרופות.

צמצום הקשיים

התכונות שהופכות רובוטים רכים אטרקטיביים - קליטות, הדבקה ושילוב רב-חומרי - מקשות במיוחד למחזר. Separating סיליקון מפוליאוריט תרמופלסטיסטיק, או הסרת חיישנים מוטמעים וחוטים, דורשות דיסמונים ידניים או מתקדמים, אשר לעתים רחוקות הם עלות-ידי חומרים מחוספסים, אך הם אינם מסוגלים לנטרים, אלא להזין מחדש, אלא למטמים מפלסטיקים, אלא לזרמים מפלסטיקים, אלא לזרמים, אלא לזרמים מפלסטיקים מתקדמים יותר, אך ורק למטמים.

השפעות סביבתיות של Disposal

(הספקון של רובוטים רכים תורם לשתי בעיות סביבתיות גדולות: זיהום מיקרופלסטיק ועומס כימי.כ סיליקון ופולנים פוליאורטן מתפרקים תחת אור UV, פעולת גל, ומוח, הם מייצרים חלקיקים אשר מוצצים על ידי חלקיקים ימיים וכדוריים, כמו מיקרופלסטיקנים אלה יכולים לשאת רעלנים ולהעביר אותם דרך האינטרנט של מזון.

הערכה מחזורית ומחקרי מקרים

הערכה מלאה של מחזור חיים (LCA) היא תקן הזהב של השפעה סביבתית קוונטית.מחקרים לאחרונה LCA התמקדו רכיבים רובוטיים רכים, מתן תמונה יותר מהשוואה חומרית פשוטה.לדוגמה, הדפסה של 2022 מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, בהשוואה לתופסת רובוטית רובוטית רופפת עשויה מ-PDMS עם מטבול רגיל לאורך 10 שנים בשימוש.

מקרה נוסף של מחקר מ- Soft Robotics Toolkit בחן יד רובוטית רכת המשמשת ב-Prots.היד הכילה מספר אלסטומרים, אלקטרוניקה משובצת ועור סיליקון.החוקרים מצאו שאם היד הייתה מוסגרת במתקן עירוני, האלקטרוניקה תצטרך להסיר - תוך הגדלת זמן העבודה ב-40% - בעוד רכיבי הסיליקון יישארו שלמים גם לאחר שישה חודשים, להוכיח את הצורך בביצועים תעשייתיים של תהליכים סביבתיים לא קבועים; לא נקבעים באופן שווה על ידי בחירה.

אסטרטגיות לפיתוח בר קיימא

הכרה באתגרים, קהילה הולכת וגוברת של חוקרים ויצרנים מפתחת פתרונות שמטפלים בכל שלב של מחזור החיים הרובוטי הרכה.אסטרטגיות להלן מייצגות את הדרכים המבטיחות ביותר לצמצום הנזק הסביבתי.

פיתוח חומרים biodegradable

גישה ישירה אחת היא להחליף אלסטוממים סינתטיים שאינם בעלי חלופות biodegradable. Gelatin מבוסס הידרוג'ל, משי fibroin, ופולי (חומצה גליקולית-קלקטית) (PLGA) שימשו כולם ליצירת חומרים קלים המבוססים על ננואידים שיכולים לשפר באופן פעיל בתנאי קומפוסט טבעי (למשל, צוות במכון הוויסקי של הרווארד יצר ביורדיום של 30 ימים קצרים יותר, אך ורק לאחר טיפול תרופתי זה 30 ימים של לחץ דם נמוך יותר.

ייצור ידידותי לסביבה

תהליכי ייצור מתוכננים גם להפחית את ההשפעה הסביבתית. סיליקון מבוסס מים לחסל פותרים אורגניים, חיתוך פליטות VOC. Ultraviolet (UV) למערכות ריפוי להחליף תנורי חום, ניתוק צריכת אנרגיה. כמה מעבדות פונים לייצור תוספת באמצעות מטבוליזם ממוחזר של TPU מקורו מפסולת לאחר השקעה-conmer. A 2023 מתכנית מזג האוויר של האיחוד האירופי, אם כי הוא מצמצם את ה-UVFrepert.

עיצוב לדיסקמבקות ומחזוריות

עיצוב רובוטים רכים עם סוף החיים בראש יכול לשפר מאוד את מחזוריות. עיצובים מודולריים שלוכדים יחד במקום להיות מחובר לצמיתות לאפשר הפרדה קלה של חומרים שונים.שימוש בדבקים ניתוק או מזרז מכני במקום אג"ח כימי מאפשר לשמור על חומרים מבוימטיביים יותר של פחמן מאופקים, כמו גם הציע רובוטים "חילוניים" רך שבו המבני יכול להיות depomly לתוך זרם חומרים מכני של צבעים חדשים של ânexo-aconnexi ânexi â € ânex â € â € â € â € ¢ ¢ â € ¢ â € â € â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ יכול גם הציע גם הציע גם הציע גם הציע רובוטים ¢ â ¢ ¢ â â ¢ â â ¢ â â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢

פתרונות סוף-סוף

עבור חומרים שעדיין לא ניתן לעשות biodegradable, שיטות סליקה משופרות הם חיוני. מתקני אינטגרציה תעשייתי מצוידת עם טמפרטורה גבוהה, סביבות גבוהות של מבנים יכול להאיץ את ההשפלה של כמה bioplastics. Chemical recycling באמצעות solvolysis הוא בקנה מידה עבור פרקטיקות פוליאורת וסיליקון, למרות שהוא נשאר אנרגיה אינטנסיבית גישה אחרת הוא "סגור" לקחת את היצרנים האלה, בעוד שיטות הפעלה איטיות כמו גם שיטות הפעלה תעשייתיות, כמו אלקטרוניקה נדיר.

מיזם ויוזמה בתעשייה

תקנה מתחילה לתפוס את הצמיחה של הרובוטיקה הרכה.התקנות של האיחוד האירופי מגבילות כימיקלים מסוכנים בייצור, כולל כמה נפוץ בשימוש בייצור סיליקון.הציוד החשמלי והאלקטרוניקה (WEEE) שתוכנן במקור עבור אלקטרוניקה, הוא מעודכן כדי לכסות קטגוריות נוספות של מערכות משובצות, אשר יכול להביא מכשירים רובוטיים רכים תחת המנדטים שלה בתחום החקלאות, כגון IEEE Robotics ו-Reducationicology, הן כעת, אשר נוצרו על ידי שיטות אבטחה סביבתיות, אשר יכולות להביא כמה תוכנות אוטומטיות אחראיות, אשר יכולות להביא תרופות אוטומטיות אחראיות, כמו "תרופות" אחראיות, והן מבוססות על ידי ניהול סביבתיות, והן מבוססות על ידי מערכת שיווק סביבתיות, והן מבוססות על ידי מערכת שיווק ירוקה, הן על ידי תוכנות אבטחה.

אוניברסיטאות משלבות גם קיימות לתוכניות הלימודים שלהם.ה-Soft Robotics for a Sustainable Planet מלמדות את התלמידים לבצע הערכות מחזור חיים במהלך שלב העיצוב, מיומנות שהופך חשוב כמו בחירת פרויקטים חומריים.comorative כמו Horizon 2020 "SOROFOAM" מרחיבה רובוטים מבוססי קצף עם 50% תוכן ממוחזר, ומדגימה כי מטרות סביבתיות יכולות להתאים לביצועים טכניים.

מסקנה

הרובוטיקה הרכה מבטיחה עצומה לפתרון בעיות מעשיות ברפואה, בחקלאות ובשליטה סביבתית.עם זאת, ההבטחה באה האחריות להבטיח שהטכנולוגיה לא מייצרת בעיות אקולוגיות חדשות.ההשפעה הסביבתית של ייצור רובוטיקה רכות וסילוק היא משמעותית – מושרשת בחומרים של דלק מאובנים, תהליכים רגישים באנרגיה, וחוסר עיצובים גמישים, ייצור דינמי, מנקה, מזרזים ולפתח כיום, אנרגיה מתקדמת, ייצור יעיל של אנרגיה, משגשג, משגשג, משגשג, משגשג, משגשג, משגשג, משגשג, וטיפוח-ידי ייצור יעיל של אנרגיה, וטיפוח-אווירי, יעיל, וטיפוח-אווירי, משגשג, ושגשוג מתקדם של התפתחות מתקדמת, משגשג, משגשג, משגשג, משגשג, ושגשוג מתקדם של מציאות ירוקה, ושגשוג, ושגשוג, ושגשוג, ושגשוג, ושגשוג מתקדם של היום, ייצור יעיל של טכנולוגיות מתקדמות של תעשיית אנרגיה, ושגשוג מתקדם של תעשיית אנרגיה, וטיפוח-ידי פיתוח אנרגיה, ייצור גמישה, ייצור גמישה, ייצור גמישה, ייצור גמישה, ושגשוג מתקדם של היום, ייצור אנרגיה, ייצור אנרגיה, ושגשוג מתקדם של אנרגיה, ייצור גמישה של מציאות ירוקה, ושגשוג מתקדם של מציאות ירוקה, ייצור גמישה, ושגשוג