Měkká robotika se stává lepší díky flexibilnímu čerpadlu

Vědci z Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne vyvinuli miniaturní čerpadlo, které zvýší účinnost autonomních měkkých robotů, lehkých exoskeletů a chytrého oblečení.

Většina našich současných měkkých robotů je vyrobena ze silikonu, gumy a roztažných polymerů. Na rozdíl od tvrdších nebo tradičních robotů jsou měkké roboty schopny se pohybovat v komplexních prostředích efektivněji, manipulovat s křehkými objekty a být použity v mnoha roboticko-lidských spojeních. Některé oblasti, ve kterých se používají, zahrnují rehabilitační exoskelety a robotické oblečení. Měkké biotypické roboty by mohly nakonec prozkoumat vzdálené a nebezpečné prostředí mnohem bezpečněji než lidé.

Měkké roboty, které máme nyní, obsahují tuhá a hlučná čerpadla, která se používají k čerpání kapaliny do důležitých oblastí. To poškozuje možnost, co měkké roboty mohou být, protože jejich mobilita a autonomie jsou omezeny čerpadly a trubkami.

Výzkumníci z laboratoře LMTS a LIS na EPFL, spolu s výzkumníky ze Shibaura Institute of Technology v Tokiu, Japonsko, jsou zodpovědní za tyto nové vývojové změny. Tyto dvě skupiny jsou první, které vyvinuly zcela měkké čerpadlo, až po elektrody. Nové čerpadlo váží asi jeden gram a je zcela tiché, zatímco spotřebovává velmi malou energii. Čerpání je napájeno 2 cm x 2 cm obvodem a dobíjecí baterií. Tato nová čerpadla by mohla také odstranit potřebu použití táhnou.

Herbert Shea, ředitel LMTS, hovořil o nové technologii.

„Pokud chceme ovládat větší roboty, spojujeme několik čerpadel вместе,“ řekl Shea. „Považujeme to za změnu paradigmatu v oblasti měkké robotiky.“

Výzkumníci publikovali svou práci v článku v Nature.

Další způsob, jak lze měkká čerpadla použít, je k oběhu kapalin v chytrém oblečení. To by se dělo pohybem kapalin v tenkých flexibilních trubkách, které jsou vestavěny do oblečení. Existuje mnoho možností pro toto, včetně chlazení a ohřevu různých oblastí těla pohybem kapalin tam. Mnoho profesí by mohlo těžit z této technologie, včetně chirurgů, sportovců a pilotů.

Nová měkká čerpadla jsou „založena na fyzikálním mechanismu, který se používá dnes k oběhu chladicí kapaliny v systémech, jako jsou superpočítače.“ Rozložení čerpadla zahrnuje trubkovité kanály o průměru 1 mm, a uvnitř jsou řady tisknutých elektrod. Uvnitř čerpadla je dielektrická kapalina. Používají se napětí a elektrony pak přecházejí z elektrod do kapaliny. To způsobí, že některé molekuly se stanou elektricky nabité. Tyto molekuly se pak stanou přitahovány k jiným elektrodám a táhnou kapalinu trubkou s nimi. Podle Vito Cacucciola, postdoktoranda na LMTS a vedoucího autora studie, „můžeme urychlit tok úpravou elektrického pole, ale zůstává zcela tiché.“

Tato technologie je již testována v některých oblastech. Výzkumníci byli schopni úspěšně implantovat čerpadlo do robotického prstu, který se běžně používá v robotických laboratořích. Výzkumníci také spolupracují s laboratoří Koichi Suzumoriho v Japonsku, kde pracují na kapalinových umělých svalech a flexibilních exoskeletech.

Tým výzkumníků také použil novou technologii v látkové rukavici. Rukavice má trubky po celém svém povrchu, které jsou schopny transportovat kapalinu pro ohřev a chlazení různých oblastí rukavice. „Funguje to trochu jako vaše domácí topení a chlazení,“ řekl Cacucciolo.

Tato nová technologie bude dále vyvíjena a je pravděpodobné, že přiláká společnosti z různých oblastí. Některé již projevily zájem brzy. Existuje mnoho možností s novými měkkými roboty a roztažnými čerpadly, které mohou pomoci vyvinout mnoho produktů pro rozhraní člověk-robot