Η μαλακή ρομποτική βελτιώνεται με την εύκαμπτη αντλία

Επιστήμονες από την Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne ανέπτυξαν μια μινιατούρα αντλία που θα βοηθήσει στην αύξηση της αποτελεσματικότητας των αυτόνομων μαλακών ρομπότ, των ελαφρών εξωσκελετών και των έξυπνων ρούχων. 

Τα περισσότερα από τα σημερινά μαλακά ρομπότ μας είναι κατασκευασμένα από σιλικόνη, ελαστικό και ελαστικά πολυμερή. Σε αντίθεση με τα σκληρότερα ή πιο παραδοσιακά ρομπότ, τα μαλακά ρομπότ είναι σε θέση να κινούνται σε πολύπλοκα περιβάλλοντα πιο αποτελεσματικά, να χειρίζονται εύθραυστα αντικείμενα και να χρησιμοποιούνται σε πολλές συνδέσεις ρομπότ-ανθρώπου. Ορισμένοι από τους τομείς στους οποίους χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν εξωσκελετούς αποκατάστασης και ρομποτική ενδυμασία. Τα ρομπότ μαλακού βιολογικού τύπου θα μπορούσαν τελικά να εξερευνήσουν απομακρυσμένα και επικίνδυνα περιβάλλοντα πολύ πιο ασφαλή από τους ανθρώπους. 

Τα μαλακά ρομπότ που έχουμε τώρα περιέχουν άκαμπτες και θορυβώδεις αντλίες που χρησιμοποιούνται για την ώθηση του υγρού σε σημαντικές περιοχές. Αυτό βλάπτει την πιθανότητα να είναι τα μαλακά ρομπότ, καθώς η κινητικότητα και η αυτονομία τους περιορίζονται από τις αντλίες και τους σωλήνες. 

Ερευνητές από το EPFL's Soft Transducers Laboratory (LMTS) και το Laboratory of Intelligent Systems (LIS), μαζί με ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Shibaura στο Τόκιο της Ιαπωνίας, είναι υπεύθυνοι για αυτές τις νέες εξελίξεις. Οι δύο ομάδες είναι οι πρώτες που έχουν αναπτύξει μια εντελώς μαλακή αντλία, μέχρι τα ηλεκτρόδια. Η νέα αντλία ζυγίζει περίπου ένα γραμμάριο και είναι εντελώς αθόρυβη ενώ χρησιμοποιεί πολύ μικρή ποσότητα ενέργειας. Η ισχύς προέρχεται από ένα κύκλωμα 2 cm επί 2 cm και μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία. Αυτή η νέα αντλία μπορεί επίσης να είναι σε θέση να απαλλαγεί από την ανάγκη χρήσης πρόσδεσης. 

Ο Herbert Shea, διευθυντής του LMTS, μίλησε για τη νέα τεχνολογία. 

«Αν θέλουμε να ενεργοποιήσουμε μεγαλύτερα ρομπότ, συνδέουμε πολλές αντλίες μαζί», είπε ο Shea. «Θεωρούμε ότι αυτό είναι μια αλλαγή παραδείγματος στον τομέα της μαλακής ρομποτικής». 

Οι ερευνητές δημοσίευσαν την εργασία τους σε ένα άρθρο στο Φύση. 

Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι μαλακές αντλίες είναι η κυκλοφορία υγρών σε όλα τα έξυπνα ρούχα. Θα το έκαναν αυτό μετακινώντας τα υγρά σε λεπτούς εύκαμπτους σωλήνες που είναι ενσωματωμένοι μέσα στα ρούχα. Υπάρχουν πολλές δυνατότητες για αυτό, συμπεριλαμβανομένης της ψύξης και της θέρμανσης διαφορετικών περιοχών του σώματος μετακινώντας τα υγρά εκεί. Πολλά επαγγέλματα θα επωφεληθούν από αυτή την τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένων των χειρουργών, των αθλητών και των πιλότων. 

Οι νέες μαλακές αντλίες «βασίζονται στον φυσικό μηχανισμό που χρησιμοποιείται σήμερα για την κυκλοφορία του ψυκτικού υγρού σε συστήματα όπως οι υπερυπολογιστές». Η διάταξη της αντλίας περιλαμβάνει ένα κανάλι σε σχήμα σωλήνα με διάμετρο 1 mm και στο εσωτερικό υπάρχουν σειρές τυπωμένων ηλεκτροδίων. Μέσα στην αντλία υπάρχει ένα διηλεκτρικό υγρό. Εφαρμόζονται τάσεις και στη συνέχεια τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν από τα ηλεκτρόδια στο υγρό. Αυτό κάνει ορισμένα από τα μόρια να φορτίζονται ηλεκτρικά. Αυτά τα μόρια στη συνέχεια έλκονται από άλλα ηλεκτρόδια και τραβούν το υγρό μέσω του σωλήνα μαζί τους. Σύμφωνα με τον Vito Cacucciolo, μεταδιδακτορικό στο LMTS και τον κορυφαίο συγγραφέα της μελέτης, «Μπορούμε να επιταχύνουμε τη ροή ρυθμίζοντας το ηλεκτρικό πεδίο, αλλά παραμένει εντελώς αθόρυβο». 

Αυτή η τεχνολογία δοκιμάζεται ήδη σε ορισμένους τομείς. Οι ερευνητές κατάφεραν να εμφυτεύσουν με επιτυχία την αντλία σε ένα ρομποτικό δάκτυλο που χρησιμοποιείται συνήθως σε εργαστήρια ρομποτικής. Οι ερευνητές εργάζονται επίσης με το εργαστήριο του Koichi Suzumori στην Ιαπωνία. Εκεί, εργάζονται σε τεχνητούς μύες που οδηγούνται από υγρά καθώς και σε εύκαμπτους εξωσκελετούς. 

Η ομάδα των ερευνητών χρησιμοποίησε επίσης τη νέα τεχνολογία σε υφασμάτινο γάντι. Το γάντι έχει σωλήνες σε όλο του που μπορούν να μεταφέρουν υγρό για να θερμάνουν και να ψύχουν διάφορες περιοχές του γαντιού. «Λειτουργεί λίγο σαν το σύστημα θέρμανσης και ψύξης του σπιτιού σας», είπε ο Cacucciolo. 

Αυτή η νέα τεχνολογία θα συνεχίσει να αναπτύσσεται και είναι πιθανό να προσελκύσει εταιρείες από διάφορους τομείς. Κάποιοι μάλιστα έχουν δείξει ενδιαφέρον από νωρίς. Υπάρχουν πολλές δυνατότητες με τα νέα μαλακά ρομπότ και τις ελαστικές αντλίες που μπορούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη πολλών προϊόντων διασύνδεσης ανθρώπου-ρομπότ