Ερευνητές Προωθούν την Επόμενη Γενιά Ρομποτικής Λόγω της Μαλακής Ρομποτικής

Ερευνητές στο Χάρβαρντ Τζον Α. Πόλσον Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών (SEAS) έχουν αναπτύξει ηλεκτρικά κινητοποιούμενες μαλακές βαλβίδες που μπορούν να ελέγχουν υδραυλικές μαλακές ενεργοποιητές. Σύμφωνα με την ομάδα, αυτές οι βαλβίδες θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε βοηθητικά και θεραπευτικά συσκευές, μαλακές πιπέρες, βιο-εμπνευσμένες μαλακές ρομποτικές, χειρουργικές ρομποτικές και πολλά άλλα.

Προκλήσεις Κατασκευής Μαλακών Ρομποτικών

Οι ερευνητές εξακολουθούν να δυσκολεύονται να κατασκευάσουν εντελώς μαλακές ρομποτικές επειδή απαιτούν πολλά συστατικά για την ενεργοποίηση των συσκευών και αυτά τα συστατικά είναι σκληρά. Μαλακές ρομποτικές που κινούνται με πιεσμένα υγρά ανοίγουν νέες ευκαιρίες για αλληλεπίδραση με λεπτά αντικείμενα, τα οποία οι παραδοσιακές σκληρές ρομποτικές δεν μπορούν να κάνουν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η νέα ανάπτυξη είναι τόσο κρίσιμη.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και την Εθνική Πρωτοβουλία Ρομποτικής.

Ο Robert J. Wood είναι καθηγητής Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών στο SEAS και старший συγγραφέας της έρευνας. 

«Οι σημερινές σκληρές ρυθμιστικές συστήματα περιορίζουν σημαντικά την προσαρμοστικότητα και την κινητικότητα των ρομποτικών που κινούνται με πιεσμένα υγρά», είπε ο Wood. «Εδώ, abbiamo αναπτύξει μαλακές και ελαφριές βαλβίδες για τον έλεγχο μαλακών υδραυλικών ενεργοποιητών που ανοίγουν τις δυνατότητες για μαλακούς ελέγχους σε μελλοντικές ρομποτικές που κινούνται με πιεσμένα υγρά.»

Μαλακές Βαλβίδες

Ενώ οι μαλακές βαλβίδες υπάρχουν για καιρό, καμία δεν έχει ακόμη επιτύχει την απαιτούμενη πίεση ή τα ποσοστά ροής για τους υφιστάμενους υδραυλικούς ενεργοποιητές. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, η ομάδα ανέπτυξε νέους ηλεκτρικά κινητοποιούμενους δυναμικούς ελαστομερείς ενεργοποιητές, ή DEAs. Με μια υπερ-υψηλή πυκνότητα ισχύος και ελαφριά, αυτοί οι μαλακοί ενεργοποιητές μπορούν να λειτουργούν για εκατοντάδες χιλιάδες κύκλους. 

Η ομάδα συνδύασε τους νέους ελαστομερείς ενεργοποιητές με einen μαλακό κανάλι, το οποίο δημιούργησε μια μαλακή βαλβίδα για τον έλεγχο του υγρού.

Ο Siyi Xu είναι φοιτητής στο SEAS και πρώτος συγγραφέας του εγγράφου. 

«Αυτές οι μαλακές βαλβίδες έχουν μια ταχεία αντίδραση και μπορούν να ελέγχουν την πίεση και τα ποσοστά ροής του υγρού που αντιστοιχούν στις ανάγκες των υδραυλικών ενεργοποιητών», είπε ο Xu. «Αυτές οι βαλβίδες μας δίνουν γρήγορο, ισχυρό έλεγχο των μακρο- και μικρο-κλιμάκων υδραυλικών ενεργοποιητών με εσωτερικό όγκο που κυμαίνεται από εκατοντάδες μικρολίτρα έως δεκάδες χιλιοστόλιτρα.» 

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τις DEA μαλακές βαλβίδες για να δείξουν τον έλεγχο των υδραυλικών ενεργοποιητών διαφορετικών όγκων. Μπορέσαν να επιτύχουν ανεξάρτητο έλεγχο πολλαπλών ενεργοποιητών που τροφοδοτούνται από μια seule πηγή πίεσης.

«Αυτή η συμπαγής και ελαφριά DEA βαλβίδα είναι ικανή για πρωτοφανή ηλεκτρικό έλεγχο των υδραυλικών ενεργοποιητών, δείχνοντας το δυναμικό για μελλοντική ενσωματωμένη κίνηση ελέγχου μαλακών ρομποτικών που κινούνται με πιεσμένα υγρά», είπε ο Xu. 

Άλλοι συν-συγγραφείς της έρευνας περιλαμβάνουν τους Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun και Kaitlyn Becker.