Магнитное притяжение

Система, которая заставляет объекты «плавать» в воздухе, может быть бесценным инструментом для производителей, работающих с хрупкими материалами.
 
Сборочные конвейеры являются золотым стандартом в промышленности уже более ста лет — на них в свое время собирались легендарные фордовские Model T, а сегодня с их помощью изготавливаются планшетные компьютеры. И все эти сто с лишним лет один из аспектов их эксплуатации остается неизменным — потребность в руках, человека или робота, для манипуляций с объектами.
 
Впрочем, такое, казалось бы, незыблемое, положение вещей может скоро измениться.
 
Ученые из Гарварда разработали систему, использующую технологию магнитной левитации для манипуляций с немагнитными материалами. В перспективе — с объектами, чрезвычайно хрупкими для традиционных промышленных методов. 
 
Руководитель исследовательской группы Ананд Бала Субраманиам (Anand Bala Subramaniam), имеющий докторскую степень в области химии и химической биологии, называет разработанный подход «бесконтактным методом манипуляции с объектами»: «Традиционный метод производства начинается с простых компонентов, которые легко изготавливаются, а затем собираются в более сложные объекты. Обычно манипулятор робота захватывает деталь и крутит или поворачивает ее во время сборки. Такой метод хорошо подходит для работы с твердыми объектами. Но в случае с мягкими или клейкими материалами, использующимися, к примеру, для создания биомиметических объектов, этот подход может легко их разрушить».
 
Несмотря на потенциально высокотехнологичные виды применения, система, разработанная исследователям, является неожиданно простой и, по сути, ее основными компонентами являются два постоянных магнита, похожих на те, которые нередко можно увидеть на дверцах бытовых холодильников.
 
В основе предложенной системы — «парамагнитный раствор», представляющий собой смесь воды и солей металлов, в данном случае — хлорида марганца (II).
 
«Суть физического процесса, используемого системой, состоит в том, что парамагнитная жидкость смещается ближе к магнитам, — рассказывает Субраманиам. — Объект, находящийся на дне камеры, после помещения в экспериментальную установку начинает левитировать и смещается к центру. Рядом с магнитом магнитное поле сильнее чем в центре и оно заполняется парамагнитной жидкостью».
 
Интересно, что в ходе экспериментов ученые обнаружили, что на ориентацию левитирующего объекта влияет его форма.
 
По словам Субраманиама, обычный болт приобретал горизонтальную ориентацию, но после обрезки его стержня, болт принимал вертикальное положение: «Объект ориентируется таким образом, чтоб максимально увеличить количество жидкости, находящейся в пространстве с мощным магнитным полем. После того как объект начал левитировать и соориентировался в пространстве, мы можем манипулировать им бесконтактным способом, используя внешний магнит или вращая устройство магнитной левитации».
 
Исследователи надеются, что новая система позволит обрабатывать промышленным способом мягкие, хрупкие или клейкие материалы, работа с которыми посредством традиционных методов ранее была невозможна.
 
«Хороший пример — «мягкие» роботы. Мы хотели бы использовать материалы, которые имитируют свойства биологических тканей. — рассказывает Субраманиам. — Но многие методы, используемые для сборки таких роботов, разрушают мягкие материалы. И использование магнитной левитации может быть решением этой проблемы».