Μηχανικοί Δίνουν Σκληρά Ρομπότ Μια Καρδιά

Μια συνεργατική ομάδα ερευνητών από το Cornell και το Εργαστήριο Έρευνας του Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών έχει χρησιμοποιήσει υδροδυναμικές και μαγνητικές δυνάμεις για να οδηγήσει μια ελαστική και παραμορφώσιμη αντλία που παρέχει σκληρά ρομπότ με ένα κυκλοφορικό σύστημα. Αυτό το σύστημα μιμείται τη βιολογία των ζώων στη φύση.

Το έγγραφο με τίτλο “Magnetohydrodynamic Levitation for High-Performance Flexible Pumps” δημοσιεύθηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.

Λειτουργικά Ρομπότ

Ο Rob Shepherd είναι αναπληρωτής καθηγητής μηχανικής και αεροδιαστημικής στο Κολλέγιο Μηχανικής. Ηγήθηκε της ομάδας ερευνητών στο Cornell μαζί με τον Yoav Matia.

“Αυτές οι κατανεμημένες ελαστικές αντλίες λειτουργούν πολύ περισσότερο σαν ανθρώπινες καρδιές και οι αρτηρίες από τις οποίες το αίμα παραδίδεται”, είπε ο Shepherd. “Έχουμε ρομποτικό αίμα που δημοσιεύσαμε από την ομάδα μας και τώρα έχουμε ρομποτικές καρδιές. Η συνδυασμένη χρήση των δύο θα κάνει πιο λειτουργικά ρομπότ.”

Το Organic Robotics Lab υπό την ηγεσία του Shepherd χρησιμοποιούσε previously ελαστικά υλικά για να σχεδιάσει eine σειρά τεχνολογιών, όπως ένα ελαστικό αισθητήριο “δέρμα” και πυροκίνητες برايل και ενδύματα που παρακολουθούν την αθλητική απόδοση. Αναπτύχθηκαν επίσης ρομπότ που μπορούν να περπατούν, να κολυμπούν, να ιδρώνουν. Σύμφωνα με την ομάδα, πολλές από αυτές τις δημιουργίες θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στα πεδία της φροντίδας ασθενών και της αποκατάστασης.

Δημιουργία του Κυκλοφορικού Συστήματος

Τα σκληρά ρομπότ απαιτούν ένα κυκλοφορικό σύστημα για να αποθηκεύουν ενέργεια και να τροφοδοτούν τα άκρα και τις κινήσεις τους, οι οποίες τους επιτρέπουν να ολοκληρώσουν σύνθετες εργασίες.

Η nově αναπτυγμένη ελαστική αντλία αποτελείται από ένα ελαστικό σιλικόνη σωλήνα που είναι εξοπλισμένος με σπείρες σύρματος που ονομάζονται σολενόιδη. Αυτά τα σολενόιδη είναι τοποθετημένα γύρω από το εξωτερικό της ελαστικής αντλίας και οι κενές περιοχές μεταξύ των σπείρων επιτρέπουν στον σωλήνα να γίνει καμπύλος και να τεντωθεί. Μέσα στον σωλήνα υπάρχει ένα στερεό μαγνητικό πυρήνα που περιβάλλεται από μαγνητορεολογικό υγρό, το οποίο σκληραίνει όταν εκτεθεί σε μαγνητικό πεδίο. Αυτό κρατάει τον πυρήνα στο κέντρο και δημιουργεί μια σφραγίδα同時. Με την εφαρμογή του μαγνητικού πεδίου με διαφορετικούς τρόπους, ο μαγνητικός πυρήνας μπορεί να μετακινηθεί προς τα εμπρός και προς τα πίσω για να ωθήσει υγρά όπως νερό και υγρά με χαμηλή ιξωτικότητα με συνεχής δύναμη.

Ο Shepherd υπηρέτησε ως συν-ανώτερος συγγραφέας της έρευνας με τον Nathan Lazarus του Εργαστηρίου Έρευνας του Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών.

“Λειτουργούμε σε πιέσεις και ρυθμούς ροής που είναι 100 φορές αυτά που έχουν γίνει σε άλλες ελαστικές αντλίες”, είπε ο Shepherd. “Σε σύγκριση με τις σκληρές αντλίες, είμαστε ακόμη περίπου 10 φορές χαμηλότεροι στην απόδοση. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να ωθήσουμε πολύ ιξώδεις ελαίους σε πολύ υψηλές ροές.”

Οι ερευνητές πραγματοποίησαν einen πείραμα για να δείξουν ότι το σύστημα αντλίας μπορεί να διατηρήσει μια συνεχής απόδοση υπό μεγάλες παραμορφώσεις. Επίσης, παρακολούθησαν τις παραμέτρους της απόδοσης για να διασφαλίσουν ότι μελλοντικές επαναλήψεις μπορούν να προσαρμοστούν ανάλογα με το ρομπότ.

“Θεώρησα σημαντικό να έχουμε σχέσεις κλιμάκωσης για όλες τις παραμέτρους της αντλίας, ώστε όταν σχεδιάζουμε κάτι νέο, με διαφορετικά διαμέτρημα σωλήνα και διαφορετικά μήκη, να γνωρίζουμε πώς πρέπει να ρυθμίσουμε την αντλία για την απόδοση που θέλουμε”, είπε ο Shepherd.