روبوتات النسيج اللينة تتحسن مع مضخة مرنة

قام علماء من المدرسة الفدرالية السويسرية للتقنية بلاوسان بتصميم مضخة مصغرة ستساعد على زيادة فعالية الروبوتات النسيجية اللينة المستقلة والهيكل الخارجي الخفيف والملابس الذكية.

معظم روبوتات النسيج اللينة الحالية مصنوعة من السيليكون والمطاط والبوليمرات القابلة للتمديد. على عكس الروبوتات الأصعب أو التقليدية، يمكن للروبوتات النسيجية اللينة التحرك في بيئات معقدة بفعالية أكبر، وتحمل أشياء هشة، وتستخدم في العديد من الاتصالات بين الروبوتات والبشر. بعض المجالات التي تستخدم فيها تشمل الهيكل الخارجي العلاجي وملابس الروبوتات. يمكن أن تستكشف روبوتات النسيج اللينة النوع البيولوجي في النهاية بيئات نائية وخطرة أكثر أمانًا من البشر.

الروبوتات النسيجية اللينة الحالية تحتوي على مضخات صلبة ومرنة تستخدم لضخ السوائل إلى المناطق الهامة. هذا يضر بإمكانات الروبوتات النسيجية اللينة لأن حركتها واعتماديها محدودة بالمضخات والأنابيب.

الباحثون من مختبر المُحولات النسيجية اللينة (LMTS) ومختبر الأنظمة الذكية (LIS) في EPFL، جنبًا إلى جنب مع باحثين من معهد Shibaura للتكنولوجيا في طوكيو، اليابان، هم المسؤولون عن هذه التطورات الجديدة. هذه المجموعتان هما الأولى التي طورت مضخة نسيجية لينة تمامًا، حتى الأقطاب. تزن المضخة الجديدة حوالي غرام واحد، وهي完全 صامتة عند استخدام كمية صغيرة من الطاقة. يتم توفير الطاقة من دائرة بمقاس 2 سم × 2 سم و بطارية قابلة لإعادة الشحن. قد تكون هذه المضخة الجديدة قادرة أيضًا على التخلص من الحاجة إلى استخدام الحبال.

تحدث هربرت شياع، مدير LMTS، عن التكنولوجيا الجديدة.

“إذا كنا نريد تشغيل روبوتات أكبر، نحن نربط عدة مضخات معًا”، قال شياع. “نعتبر هذا تحولًا في نمط العمل في مجال الروبوتات النسيجية اللينة.”

نشر الباحثون أعمالهم في مقال في نيتشر.

طريقة أخرى يمكن أن تستخدم بها المضخات النسيجية اللينة هي تدوير السوائل في الملابس الذكية. سيفعلون ذلك عن طريق تحريك السوائل في أنابيب رقيقة ومرنة مدفونة في الملابس. هناك العديد من الإمكانيات لهذا التكنولوجيا، بما في ذلك تبريد وتسخين مناطق مختلفة من الجسم عن طريق تحريك السوائل هناك. سوف تستفيد العديد من المهن من هذه التكنولوجيا، بما في ذلك الجراحين والرياضيين والطيارين.

المضخات النسيجية اللينة الجديدة “تعتمد على الآلية الفيزيائية المستخدمة اليوم لتدوير سائل التبريد في الأنظمة مثل أجهزة الكمبيوتر الفائقة”. يتضمن تصميم المضخة قناة على شكل أنبوب يبلغ قطرها 1 مم، وبداخلها صفوف من الأقطاب المطبوعة. داخل المضخة يوجد سائل عازل. يتم تطبيق جهد كهربائي، ويتحرك الإلكترونات من الأقطاب إلى السائل. هذا يسبب شحن بعض الجزيئات كهربيًا. ثم يتم جذب هذه الجزيئات إلى أقطاب أخرى، ويسحب السائل عبر الأنبوب معهم. وفقًا لفيتو كاكوتشيلو، باحث ما بعد الدكتوراه في LMTS والكاتب الرئيسي للدراسة، “يمكننا تسريع تدفق السائل عن طريق ضبط الحقل الكهربائي، ويتظل صامتًا تمامًا”.

تجري اختبارات هذه التكنولوجيا بالفعل في بعض المجالات. تمكنت الفريق من زرع المضخة بنجاح في إصبع روبوتي يُستخدم بشكل شائع في معامل الروبوتات. يعمل الفريق أيضًا مع مختبر كوايتشي سوزوموري في اليابان. هناك، يعملون على عضلات اصطناعية مدفوعة بالسائل بالإضافة إلى الهياكل الخارجية المرنة.

استخدم الفريق أيضًا التكنولوجيا الجديدة في قفاز من القماش. القفاز يحتوي على أنابيب في جميع أنحاءه يمكن أن تحمل سائلًا لتسخين وتبريد مناطق مختلفة من القفاز. “يعمل قليلاً مثل نظام التدفئة والتبريد في منزلك”، قال كاكوتشيلو.

ستستمر هذه التكنولوجيا الجديدة في التطور ومن المرجح أن تجذب الشركات من مختلف المجالات. أظهر البعض اهتمامًا في وقت مبكر. هناك العديد من الإمكانيات مع الروبوتات النسيجية اللينة الجديدة والمضخات المرنة التي يمكن أن تساعد في تطوير العديد من منتجات واجهة الروبوتات البشرية.