Tampereen yliopisto

Tulevaisuuden pehmeät robotit liikkuvat valon avulla

Jaa

Pehmeä robotiikka on nopeasti kehittyvä tutkimusala, mikä pyrkii tuottamaan uusia pehmeisiin materiaaleihin pohjautuvia ratkaisuja nykyisin käytössä oleville metallikuorisille roboteille, joiden liikettä ohjataan sähköllä. Lupaavimmat materiaalit pehmeiden robottien valmistuksessa ovat ”älykkäät”, ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivat polymeerit, joiden liikettä voidaan ohjata käyttämällä polttoaineena valoenergiaa.

Nykyisin robotit mielletään isoiksi metallikuorisiksi laitteiksi, jotka sisältävät erilaisia sähköisiä komponentteja. 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.

– Materiaalitutkimuksen näkökulmasta polymeerit ovat mielenkiintoisia. Käyttämällä vain muutamaa polymerisointitekniikkaa voidaan valmistaa materiaaleja, joilla on hyvin erilaisia ominaisuuksia. Polymeereistä valmistetut materiaalit voivat olla venyviä tai jäykkiä, pehmeitä tai kovia, värillisiä tai läpinäkyviä. Tämän takia juuri polymeerit ovat hyviä materiaalia pehmeiden robottien valmistuksessa, Markus Lahikainen kertoo.

Lahikainen käytti väitöskirjassaan polymeeripohjaisten pehmytrobotien ohjaamiseen valoa.

– Valo on erinomainen energianlähde, sillä valoa on kaikkialla. Lisäksi valon ominaisuuksia, kuten voimakkuutta, aallonpituutta eli väriä sekä polarisaatiota voidaan helposti muuttaa, Lahikainen kertoo.

Valo-ohjaus tuo robotiikkaan myös muita hyötyjä. Valo-ohjaus mahdollistaa 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.

Markus Lahikainen tutki 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.

Markus Lahikainen kirjoitti ylioppilaaksi Pieksämäen lukiosta keväällä 2010. Diplomi-insinööriksi hän valmistui jouluna 2016 Tampereen teknillisestä yliopistosta pääaineenaan kemia. Tämän jälkeen hän aloitti jatko-opinnot professori Arri Priimägin johtamassa Smart Photonic Materials -tutkimusryhmässä. Viimeiset puolitoista vuotta Lahikainen on toiminut kemian yliopisto-opettajana Tampereen yliopistossa.

DI Markus Lahikaisen väitöskirja Advanced Light Control Strategies of Polymer Networks for Soft Robotics tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 1.10.2021 klo 12 Hervannan kampuksella Festia-rakennuksen salissa FA032, Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Väitöstä voi seurata myös etäyhteydellä. Vastaväittelijänä toimii professori Jan Lagerwall Luxembourgin yliopistosta. Kustoksena toimii professori Arri Priimägi tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Markus Lahikainen, 040 5678446, markus.lahikainen@tuni.fi

Kuvat

Väittelijä Markus Lahikainen. Kuva: Jukka Lehto
Väittelijä Markus Lahikainen. Kuva: Jukka Lehto
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa. 

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Opettajien työn turhakkeet ovat lisääntyneet ja työn merkityksellisyyden kokemus heikentynyt21.10.2021 11:57:30 EEST | Tiedote

Tuore pitkittäistutkimus osoittaa, että opettajat raportoivat työnsä turhakkeiden lisääntyneen ja työn merkityksellisyyden kokemuksen heikentyneen. Työn turhakkeilla (engl. illegitimate tasks) kuvataan kohtuuttomia tai turhia työtehtäviä, jotka eivät kuulu työn ydintehtäviin. Tutkimus osoittaa, että juuri työn turhakkeiden lisääntyminen selitti opettajien työn merkityksellisyyden heikkenemistä.

Liekkisynteesin prosessin parempi tuntemus vie lähemmäs funktionaalisten nanomateriaalien tehokasta tuotantoa21.10.2021 08:00:00 EEST | Tiedote

DI Miika Sorvali tutki väitöskirjatyössään rautaoksidihiukkasten muodostumista nesteliekkiruiskutuksessa, sekä menetelmän käyttämistä kahdessa eri nanomateriaaleja hyödyntävässä sovellutuksessa. Tutkimus osoitti, että liekissä muodostuvien nanohiukkasten kiderakenteeseen ja muihin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa säätelemällä prosessiparametreja ja lähtöaineliuoksen koostumusta. Menetelmän avulla Sorvali onnistui luomaan nesteitä hylkivän pinnoitteen sekä parantamaan magnetoreologisen nesteen ominaisuuksia.

Verotutkimuksen huippuyksikkö Tampereen yliopistoon14.10.2021 09:30:00 EEST | Tiedote

Suomen Akatemia on valinnut Tampereen yliopiston johtaman verotutkimuksen konsortion huippuyksikköohjelmaansa. Huippuyksikön tavoitteena on tuottaa uutta tietoa verotuksesta ja tulonsiirroista. Tutkimuksen tulokset voivat vaikuttaa olennaisesti yhteiskuntapoliittisiin suosituksiin verojärjestelmää suunniteltaessa. Huippuyksikössä ovat mukana myös Valtion taloudellinen tutkimuskeskus VATT sekä Helsingin yliopisto.

3D-mallintaminen toimii hyvänä perustana nenä- ja sivuonteloiden tutkimiselle13.10.2021 10:45:25 EEST | Tiedote

Nenä- ja sivuonteloiden kuvantamistutkimukset perustuvat nykyään tietokonetomografiaan, jolla saadaan hyvä hahmotus nenän ja sen sivuonteloiden rakenteista, mutta ei niiden toiminnallisesta tilanteesta. Toiminnallisten nenävirtauksen mittaustutkimusten luotettavuus vaihtelee, eivätkä niiden tulokset yhdessä kuvantamislöydösten kanssa ole aina yhteneviä tukkoisesta nenästä kärsivien potilaiden oireiden kanssa. Lääketieteen lisensiaatti Olli Valtonen totesi väitöstutkimuksessaan, että tietokonetomografiaan pohjautuvat 3D-mallinnukset toimivat luotettavan tasoisesti tutkimuskäyttöä varten.

Asteroidien sisärakenne selville tomografisen tutkan avulla – tiedosta apua aurinkokunnan syntyvaiheiden selvittämisessä ja asteroidien torjunnassa13.10.2021 09:18:36 EEST | Tiedote

Diplomi-insinööri Liisa-Ida Sorsa osoittaa matematiikan alan väitöskirjassaan, että matalataajuisella tutkalla mitaten voidaan tunnistaa pienten taivaankappaleiden kuten kivikasa-asteroidien sisärakenteista esimerkiksi onkaloita, halkeamia tai tihentymäalueita asteroidia kiertävästä satelliitista käsin. Tieto auttaa selvittämään aurinkokunnan syntyvaiheita, torjumaan asteroidien törmäyksiä Maahan sekä kohdentamaan malminetsintää.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme