Μαλακό Ρομπότ Ιδρώνει για Ρυθμίση Θερμοκρασίας

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ έχουν αναπτύξει einen μαλακό ρομποτικό μυ που είναι ικανός να ρυθμίζει τη θερμοκρασία του μέσω του ιδρώτα. Η νέα ανάπτυξη είναι μια από τις πολλές που μεταμορφώνουν το πεδίο της μαλακής ρομποτικής.

Η τεχνική διαχείρισης της θερμοκρασίας είναι ένα βασικό μέρος της δημιουργίας αδέσμευτων, υψηλής ισχύος ρομπότ που είναι ικανά να λειτουργούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς να υπερθερμανθούν.

Το πρότζεκτ ηγήθηκε από τον Rob Shepherd, αναπληρωτή καθηγητή μηχανικής και αεροδιαστημικής στο Κορνέλ.

Το έγγραφο της ομάδας με τίτλο «Αυτόματος Ιδρώτας σε 3D Εκτυπωμένους Υδρογέλες» δημοσιεύθηκε στο Science Robotics.

Ένα από τα πιο δύσκολα μέρη της ανάπτυξης ανθεκτικών, προσαρμοστικών και ευέλικτων ρομπότ είναι η διαχείριση της εσωτερικής θερμοκρασίας τους. Σύμφωνα με τον Shepherd, το ρομπότ θα δυσλειτουργήσει ή θα σταματήσει完全 αν οι κινητήρες υψηλής πυκνότητας και οι εξωθερμικοί κινητήρες που είναι υπεύθυνα για την τροφοδοσία ενός ρομπότ υπερθερμανθούν.

Το πρόβλημα αυτό είναι ιδιαίτερα παρόν στα μαλακά ρομπότ,既然 αυτά είναι κατασκευασμένα από συνθετικό υλικό. Τα μαλακά ρομπότ είναι πιο ευέλικτα, αλλά αυτή η αυξημένη ευελιξία τους κάνει να κρατούν τη θερμότητα. Αυτό δεν είναι το caso για τα μέταλλα, τα οποία διασκορπίζουν τη θερμότητα πολύ πιο γρήγορα. Το πρόβλημα με την εσωτερική τεχνολογία ψύξης, όπως ένας ανεμιστήρας, είναι ότι θα καταλάμβανε πολύ χώρο μέσα στο ρομπότ και θα αυξάνε την hmotnost του.

Με αυτά τα προβλήματα στο μυαλό, η ομάδα του Shepherd έστρεψε την προσοχή τους στα θηλαστικά και την φυσική τους ικανότητα να ιδρώνουν ως έμπνευση για ένα σύστημα ψύξης.

«Η ικανότητα να ιδρώνουμε είναι ένα από τα πιο αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά των ανθρώπων», είπε ο συν-πρωταγωνιστής T.J. Wallin, ερευνητικός επιστήμονας στα Facebook (META ) Reality Labs. «Ο ιδρώτας εκμεταλλεύεται την απώλεια νερού που εξατμίζεται για να рассеивает γρήγορα τη θερμότητα και μπορεί να ψύξει κάτω από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. … Έτσι, όπως συχνά συμβαίνει, η βιολογία παρείχε einen εξαιρετικό οδηγό για μας τους μηχανικούς».

Η ομάδα του Shepherd συνεργάστηκε με το εργαστήριο του καθηγητή μηχανικής του Κορνέλ Emmanual Giannelis. Μαζί, δημιούργησαν τα νανοπολυμερή υλικά που χρειάζονταν για τον ιδρώτα. Τα ανέπτυξαν χρησιμοποιώντας μια τεχνική 3D-εκτύπωσης που ονομάζεται στερεολιθография πολλαπλών υλικών, η οποία βασίζεται στο φως για να θεραπεύσει το ρητίνη σε προκατασκευασμένα σχήματα.

Οι ερευνητές στη συνέχεια κατασκεύασαν δακτυλοειδείς ενεργοποιητές που αποτελούνταν από δύο υδρογελικά υλικά που μπορούσαν να κρατήσουν νερό και να ανταποκριθούν στη θερμοκρασία. Ένας άλλος τρόπος να το δούμε είναι ότι αυτά ήταν «έξυπνα» σφουγγάρια. Το βασικό στρώμα αποτελείται από poly-N-ισοπροπυλακρυλαμίδη, το οποίο αντιδρά σε θερμοκρασίες πάνω από 30°C (86°F) συρρικνώνοντας. Αυτή η αντίδραση πιέζει το νερό προς την κορυφή ενός στρώματος πολυακρυλαμίδη που είναι perforated με μικρο-μεγέθους πόρους. Οι πόροι αντιδρούν στο ίδιο εύρος θερμοκρασίας και απελευθερώνουν τον «ιδρώτα» αυτόματα διασταλώντας πριν κλείσουν όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από 30°C.

Όταν το νερό εξατμίζεται, η θερμοκρασία της επιφάνειας του ενεργοποιητή μειώνεται κατά 21°C μέσα σε 30 δευτερόλεπτα. Αυτή η διαδικασία ψύξης είναι τρεις φορές πιο αποτελεσματική από αυτή των ανθρώπων, σύμφωνα με τους ερευνητές. Όταν εκτεθεί σε αέρα από έναν ανεμιστήρα, οι ενεργοποιητές μπορούν να ψύχουν περίπου έξι φορές πιο γρήγορα.

Ένα από τα προβλήματα με την τεχνολογία είναι ότι μπορεί να επηρεάσει την κινητικότητα του ρομπότ. Τα ρομπότ απαιτούν επίσης να αναπληρώσουν την προμήθεια νερού τους. Λόγω αυτού, ο Shepherd οραματίζεται μαλακά ρομπότ που θα ιδρώνουν και θα πίνουν όπως τα θηλαστικά.

Η νέα ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας ακολουθεί ένα πολύ εμφανές μόνο pattern μέσα στην βιομηχανία ρομποτικής. Η τεχνολογία αναπτύσσεται όλο και περισσότερο με βάση το φυσικό περιβάλλον μας. Είτε πρόκειται για τη διαδικασία ψύξης του ιδρώτα που υπάρχει στα θηλαστικά, νευρωνικά δίκτυα βασισμένα σε σελήνια μεδούζες, ή τεχνητό δέρμα, η ρομποτική είναι ένα πεδίο που σε πολλές przypadίες χτίζει πάνω σε αυτό που ήδη έχουμε στη φύση.