Pehmeät robotiikka paranevat joustavien pumppujen ansiosta

Ecole Polytechnique Fedérale de Lausannen tutkijat ovat kehittäneet miniatyyripumpun, joka parantaa itsenäisten pehmeiden robotien, kevyiden eksoskelettien ja älyvaatetusvälineiden tehokkuutta.

Useimmat nykyiset pehmeät robotit valmistetaan silikonista, kumista ja venyvistä polymeereistä. Toisin kuin kovemmista tai perinteisemmistä roboteista, pehmeät robotit pystyvät liikkumaan monimutkaisissa ympäristöissä tehokkaammin, käsittelemään hauraita esineitä ja käytettäväksi useissa robotti-ihmiskontakteissa. Joitakin alueita, joilla ne käytetään, ovat kuntoutusvammat ja robotti-vaatetus. Pehmeät biotyyppiset robotit voivat lopulta tutkia etäisiä ja vaarallisia ympäristöjä turvallisemmin kuin ihmiset.

Nykyisissä pehmeissä roboteissa on joustamattomia ja meluisia pumppuja, joita käytetään nesteen pumppaamiseen tärkeisiin alueisiin. Tämä haittaa pehmeiden robotien mahdollisuuksia, koska niiden liikkuvuus ja itsenäisyys ovat rajoitettuja pumppujen ja putkien vuoksi.

EPFL:n Soft Transducers Laboratory (LMTS) ja Laboratory of Intelligent Systems (LIS) -tutkimusryhmien tutkijat, yhdessä Shibaura Institute of Technologyn tutkijoiden kanssa Tokiossa, Japanissa, ovat vastuussa näistä uusista kehityksistä. Ryhmät ovat ensimmäiset, jotka ovat kehittäneet täysin pehmeän pumpun, aina elektrodeihin asti. Uusi pumppu painaa noin yhden gramman ja se on täysin hiljainen käyttäen hyvin pientä määrää energiaa. Voima tulee 2 cm x 2 cm piiristä ja latauskelpoisesta akusta. Tämä uusi pumppu saattaa myös pystyä poistamaan tarpeen käyttää kiinnikkeitä.

Herbert Shea, LMTS:n johtaja, puhui uudesta tekniikasta.

“Jos haluamme toimia suuremmilla roboteilla, me yhdistämme useita pumppuja”, Shea sanoi. “Me pidämme tätä paradigmatisena muutoksena pehmeän robotiikan alalla.”

Tutkijat julkaisivat työnsä Nature-lehdessä.

Toinen tapa, jolla pehmeät pumpit voidaan käyttää, on nesteen kierrättäminen älyvaatetukseen. Ne tekevät tämän liikuttamalla nesteitä ohuissa, joustavissa putkissa, jotka on upotettu vaatetukseen. On monia mahdollisuuksia tähän, mukaan lukien eri kehon osien lämmittäminen ja jäähdyttäminen liikuttamalla nesteitä sinne. Monet ammatit hyötyvät tästä tekniikasta, mukaan lukien kirurgit, urheilijat ja lentäjät.

Uudet pehmeät pumpit perustuvat samoihin fysikaalisiin mekanismeihin, joita käytetään tällä hetkellä nesteen kierrättämiseen järjestelmissä kuten supertietokoneissa. Pumpun rakenne koostuu putkimaisesta kanavasta, jonka halkaisija on 1 mm, ja siinä on rivissä painettuja elektrodeja. Pumpun sisällä on dielektrinen neste. Jännitteitä sovelletaan, ja elektronit siirtyvät elektrodeista nesteeseen. Tämä aiheuttaa joissakin molekyyleissä sähköisen varauksen. Nämä molekyylit tulevat vastakkain muiden elektrodeiden kanssa ja vetävät nestettä putkessa mukanaan. Vito Cacucciolo, LMTS:n post doc ja tutkimuksen johtaja, sanoi: “Voimme nopeuttaa virtausta säätämällä sähkökenttää, ja se on edelleen täysin hiljainen.”

Tätä tekniikkaa testataan jo joissakin alueissa. Tutkijat onnistuivat asentamaan pumpun robottiin, jota yleisesti käytetään robottiikassa. Tutkijat työskentelevät myös Koichi Suzumori:n laboratorion kanssa Japanissa, jossa he työskentelevät nesteen voimalla toimivien lihasten ja joustavien eksoskelettien parissa.

Tutkijaryhmä on myös käyttänyt uutta tekniikkaa kangas hansikkaassa. Hansikkaassa on putkia, jotka voivat kuljettaa nestettä lämmittääkseen ja jäähdyttääkseen eri osia hansikkaasta. “Se toimii hieman kuin kotisi lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä”, Cacucciolo sanoi.

Tämä uusi tekniikka jatkaa kehittymistään, ja se on todennäköisesti houkutteleva yrityksiä monilta eri aloilta. Joillakin on jo osoittanut kiinnostusta alusta alkaen. On monia mahdollisuuksia uusien pehmeiden robotien ja venyvien pumppujen kanssa, jotka voivat auttaa kehittämään monia robotti-ihmiskäsittelytuotteita.