Yumuşak robotlar modern mühendislikteki en umut verici alt alanlardan biri olarak ortaya çıktı, ticari üretime doğru yön verebilecek makineler sunmak, sıkı bir şekilde çalışmak ve bu yumuşak, uyumlu makinelere sahip olmak için en az travmaya sahip olan cerrahi araçlardan yararlanarak, potansiyel uygulamalar genişliyor. Ancak, alan olgunları ve araştırma laboratuvarlarından ticari üretime doğru hareket eden, kritik bir soru dikkati: bu yumuşak, uyumlu makinelere karşı, bu yumuşak robotları ele geçirmek için çevresel maliyeti nedir?

Üretim Süreçleri ve Çevre Endişeleri

Yumuşak robotlar üretimi, polimerlere, elastomerlere ve silikon bazlı bileşiklere çok fazla güveniyor.Bu malzemeler yumuşak robotları tanımlayan esnekliği ve dayanıklılığı sağlarken, üretimleri önemli çevresel yükleri taşır.Bu yüklerin tam olarak onları çürütme yönünde ilk adım olduğunu anlamak.

Malzeme Sourcing

Çoğu yumuşak robot bileşeni sentetik kauçuklardan imal edilir, örneğin poliditilsiloxane (PDMS), Ecoflex ve poliurethane bazlı elastomerler. Bu malzemeler, üretimleri doğrudan fosil yakıt ekstraksiyonuna bağlıdır.

Çevre maliyeti ham madde çıkarılmasının ötesine geçer. Silikon polimerlerinin sentezi, sentetik kauçukların üretimi genellikle toksik veya biyokütürücü ajanlar da dahil olmak üzere enerji yoğun kimyasal reaksiyonları içerir.Depresif atık tedavisi olmadan, bu asitsel akışlar yerel ekosistemlere zarar verebilir.

Kimyasal Kullanım ve Emisyonlar

Yumuşak robot üretimi sıklıkla kalıp, döküm ve 3D baskı içerir - bazı çözücülere güvenen süreçler, bazı yüzeylerde sıkıca düzenlenir ve spreyler.Örneğin, PDMS elastomerler, birçok yumuşak robot, düzenli sıvıları veya hidrojekte eder ve bu adımları genellikle serbest bırakırlar, küçük miktarlar veya nanoparçacıklar, bu organik maddelerin üretimi hala kötü ve yıpranmış iş alanlarında toplanabilir.

Eklenmeli üretim artışı başka bir endişe daha tanıttı: destek malzemeleri ve uncured reçinesi.In Capsule-based 3D baskı termoplastik poliurethanes (TPU), başarısız baskılar ve aşırı malzeme genellikle bir plastik su şişesi kadar kırılır, ancak parmak karmaşık geometri ve malzeme karışımı geri dönüşümleri geri dönüşümden elde edilen karmaşık bir şekilde geri dönüşümden dolayı karşılaştırılabilir. [Dönetici).[D][D][D][D][D][D][D][D][D][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT][FONT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TR][FONT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TRNT=TR][FONT=TRNT

Enerji Tüketimi

Malzemelerin ötesinde, yumuşak robot bileşenleri şekillendirmek ve tedavi etmek için gerekli olan enerji önemlidir. Ovens, saatlerce ısıtıcı silikon kauçukları için kullanılır ve enjeksiyon kalıplama makineleri yüksek sıcaklıklar ve baskılarda çalışır. Hatta oda kontrollü süreçlerde, üretim maliyetlerinin% 30'unu katkıda bulunan (Dönetici) göstermiştir.

Ayrılma ve Geri Dönüşüm Meydanları

Servis hayatının sonunda, yumuşak robotlar mevcut atık yönetim sistemlerinin ele alınması için hastalanmış bir problem sunuyor. Metaller ve devre tahtaları için geri dönüşüm akışları kurdu, yumuşak robot sistemleri polimerlerin, silikonların ve sık sık sık elektronik veya sıvı kanalların karışımından oluşuyor.

Endof-Life Scenarios

Bugün en yumuşak robotlar üç kullanım yolundan birine giriyor: toprak, incinerasyon veya resmi olmayan silikonlar, ayrı olarak topraklanmış en yaygın çözümdür. Çünkü yumuşak robotlar genellikle küçük ve hafiftir, genellikle mikro-enerji ve nanoplastik partiküller için parçalanabilirler.Proinerasyon azalır, ancak 2020'de silikonun robotik ve otomasyon sistemi ile yapılan deneylerin sonucunda yumuşak robotlar otomatik olarak silinmelidir.

Geri dönüşüm Zorları

Bu nedenle, yumuşak robotlar çekici hale getiren çok özellik - nadiren maliyetle, kimyasal maddeler ve geri dönüşümleri olan elvezegenleri geri dönüştürmek için olağanüstü derecede zor.Sessiz silikonu termoplastik poliurethaneden veya gömülü sensörleri ve telleri kaldırmak, manuel disassembly veya gelişmiş sorting teknolojileri gerektirir, bu da polimerleri geri dönüşüme geri döndüremez, bazı plastikler için vardır (örneğin, PET) ancak silikonlar veya çapraz bağlantıya veya çapraz bağlantıya sokulmuş elastomerler için olgun değildir.

Disposal

Yumuşak robotların uygulanması iki büyük çevresel sorunlara katkıda bulunur: mikroplastik kirliliği ve kimyasal sajman.Demokyok parçaları UV ışığı altında kırılır, dalga eylemi ve aşınma, deniz ve karasal organizmalar tarafından kullanılan sentetik elastomerlerin dayanıklılığını sağlar ([-Döneticiler, 0) Veterinerlik raporundan kaynaklanan silikon parçacıkları tespit eder.

Yaşam döngüsü Değerlendirme ve Vaka Çalışmaları

Tam bir yaşam döngüsü değerlendirme (LCA), Kaliforniya Üniversitesi'nden 2022 öncesi bir yumuşak robot kontrolüne odaklanmıştı. Birkaç yeni LCA çalışması, 10 yıllık bir kullanım süresine göre daha fazla nuanced resmi sağlamak için daha basit bir malzeme karşılaştırması yaptı. Örneğin, Kaliforniya Üniversitesi'nden 2022 öncesi bir giriş ve daha yüksek bir miktar karbon ayak izi ile karşılaştırıldığında, yumuşak bir kavrama oranın %10'u geri dönüştürülmüş metali geri dönüşüme sahip olması nedeniyle% 90'a kadar yüksek çözünürlükte artış gösterdi.

Soft Robotics Toolkit'den yapılan bir başka vaka çalışması, prosthetics'te kullanılan yumuşak bir robot eli inceledi. El, birden fazla elastomer, gömülü elektronikler ve silikon deriyi içeriyordu. Araştırmacılar, elin tek başına belirlenmediğini buldular; son derece kritik bir şekilde iş zamanı için tasarım.

Sürdürülebilir Kalkınma için Stratejiler

Zorlukları tanımak, araştırmacıların büyüyen bir topluluğu ve üreticilerin her aşamasını yumuşak robotların yaşam döngüsünü ele alan çözümler geliştiriyor. Aşağıdaki stratejiler çevresel zararları azaltmak için en umut verici avenues temsil ediyor.

Biyodegradable Materials Geliştirme

Bir doğrudan yaklaşım, biyodegradatif alternatiflerle birlikte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte sentetik elastomerleri değiştirmektir.Fort Hydrogels, ipek fibroin ve poli(lactic-co-coglycolic asit) (PLGA) tüm 30 gün sonra tozlu malzemelerden oluşan yumuşak hareketleyiciler oluşturmak için kullanılmıştır, ancak Harvard'ın Wyss Enstitüsü'nde bir ekip, jelatin ve citrik asitten aktif olarak yumuşak bir şekilde faydalanır.

Eko-korkucu İmalat-

Üretim süreçleri ayrıca çevresel etkisini azaltmak için yeniden tasarlanmıştır. Su bazlı silikon emülsiyonları organik çözücüleri ortadan kaldırır, VOC emisyonlarını azaltır. Ultraviolet (UV) UV emisyonlarının ısıyınmasını azaltır, enerji tüketimini azaltın. Bazı laboratuvarlar, yenilenebilir enerji üretim tesislerini kullanarak katkı yapmaya döner.

Disassembly ve geri dönüşüm için tasarım

Yumuşak robotlara son derece yaşam tarzı ile tasarım, organik bağlayıcıların ve yeni bileşenlerdeki geri dönüşümlü onarımların kolay ayrılmasına izin vermek yerine, polithane hareketçisinin de önerdiği gibi, yapısal elastomerin tamamen depolanabilir ve yeniden sınıflandırılmasını sağlayan yumuşak robotlara sahiptir.Inversible yapıştırıcılar veya mekanik bağlantı elemanları kullanarak.In ETH Zurich'dan ziyade, poli-koncept'un reversable bir şekilde tepki gösterdi.

Endof-Life Solutions

Henüz biyodegrad edilebilir hale getirilmeyen malzemeler için, gelişmiş kullanım yöntemleri önemlidir. Yüksek sıcaklıkla donatılmış endüstriyel kompostlama tesisleri, yüksek enerjili ortamlar bazı biyoplastiklerin bozulmasını hızlandırabilir ve yumuşak robotların endüstride hala nadir olsa da, bu tür programlar otomotiv ve elektronik sektörlerde standarttır ve bu tür bir model olarak hizmet edebilir.

Düzenleme ve Endüstri Girişimi

Yönetmelik, yumuşak robotların büyümesi ile yakalamaya başlıyor. Avrupa Birliği'nin REACH yönetmeliği, IEEE Robotics ve Otomasyon Topluluğu gibi birçok robot üreticisini kısıtlayabilir. Atık Elektrik ve Elektronik Ekipman (WEEE) Direktifi, başlangıçta elektronik olarak tasarlanmış, şu anda satış için güncellenmiş olan birçok yumuşak robotu, geri dönüşüm görevlerinde sertifikalı malzemelerden yapılmış birçok robot cihazı kapsayacak şekilde genişletilebilir.

Üniversiteler ayrıca, sürdürülebilirliği kendi curricula'larına entegre ediyor. MIT'nin “Sürdürülebilir Gezegen içinSoft Robotics” dersi, öğrencilerin tasarım aşamasında yaşam döngüsü değerlendirmelerini gerçekleştirmelerini sağlıyor, malzeme seçimi kadar önemli hale gelen bir yetenek. Horizon 2020 “SOROFOAM” konsorsiyumu gibi projeler %50 geri dönüştürülmüş içerikle köpüklü olarak geliştiriyor, çevresel hedeflerin teknik performansla uyumlu olabileceğini gösteriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yumuşak robotlar tıp, tarım ve çevre izlemedeki pratik sorunları çözmek için çok büyük bir söz veriyor. Ancak bu söz, teknolojinin yeni ekolojik sorunlar yaratmadığı konusunda sorumluluk geliyor. Yumuşak robotların üretimi ve tasarrufların çevresel etkisi önemli – fosil yakıt yakıtlı malzemeler, enerji yoğun süreçlerde kök sallanan ve sağlıklı bir şekilde gelişmiş bir şekilde, bugün yapılan temiz robotlarda yeniliklerle ilgili olarak, net robotlarla ilgili olarak, güvenli bir şekilde üretim, modüler tasarım ve gelişmiş geri dönüşümler elde etmek.