Insinyur Memberikan Jantung pada Robot Lunak

Tim peneliti kolaboratif dari Cornell dan Laboratorium Penelitian Angkatan Darat AS telah menggunakan gaya hidrodinamik dan magnetik untuk menggerakkan pompa yang terbuat dari karet dan dapat diubah bentuk, yang memberikan robot lunak dengan sistem peredaran darah. Sistem ini meniru biologi hewan di alam.

Makalah yang berjudul “Magnetohydrodynamic Levitation for High-Performance Flexible Pumps” diterbitkan di Proceedings of the National Academy of Sciences.

Mesin Likelike

Rob Shepherd adalah profesor asosiasi teknik mesin dan aerospace di College of Engineering. Ia memimpin tim peneliti di Cornell bersama dengan penulis utama Yoav Matia.

“Pompa lunak terdistribusi ini beroperasi lebih seperti jantung manusia dan arteri dari mana darah disampaikan,” kata Shepherd. “Kami telah memiliki darah robot yang kami terbitkan dari grup kami, dan sekarang kami memiliki jantung robot. Kombinasi dari keduanya akan membuat mesin yang lebih seperti hidup.”

Laboratorium Robotik Organik yang dipimpin oleh Shepherd sebelumnya menggunakan komposit bahan lunak untuk merancang berbagai teknologi, seperti sensor “kulit” yang dapat diregangkan dan tampilan braille yang digerakkan oleh pembakaran dan pakaian yang memantau kinerja atletik. Mereka juga mengembangkan robot lunak yang dapat berjalan, merayap, berenang, dan berkeringat. Menurut tim, banyak ciptaan ini dapat diterapkan dalam bidang perawatan pasien dan rehabilitasi.

Membuat Sistem Peredaran Darah

Robot lunak memerlukan sistem peredaran darah untuk menyimpan energi dan memberi daya pada anggota tubuh dan gerakan, yang memungkinkan mereka untuk menyelesaikan tugas yang kompleks.

Pompa elastomer yang baru dikembangkan terdiri dari tabung silikon lunak yang dipasang dengan kumparan kawat yang disebut solenoid. Solenoid ini ditempatkan di sekitar luar pompa elastomer, dan celah antara kumparan memungkinkan tabung untuk membengkok dan meregang. Di dalam tabung terdapat inti magnet yang dikelilingi oleh cairan magnetorheologis, yang mengeras ketika terkena medan magnet. Ini menjaga inti tetap di tengah dan menciptakan segel pada saat yang sama. Dengan menerapkan medan magnet dengan cara yang berbeda, magnet inti dapat dipindahkan maju mundur untuk mendorong cairan seperti air dan minyak dengan gaya yang terus menerus.

Shepherd bertindak sebagai co-senior penulis penelitian dengan Nathan Lazarus dari Laboratorium Penelitian Angkatan Darat AS.

“Kami beroperasi pada tekanan dan laju aliran yang 100 kali lebih tinggi dari yang telah dilakukan pada pompa lunak lain,” kata Shepherd. “Dibandingkan dengan pompa keras, kami masih sekitar 10 kali lebih rendah dalam kinerja. Jadi itu berarti kami tidak dapat mendorong minyak yang sangat kental pada laju aliran yang sangat tinggi.”

Peneliti melakukan eksperimen untuk menunjukkan bahwa sistem pompa dapat mempertahankan kinerja yang terus menerus di bawah deformasi yang besar. Mereka juga melacak parameter kinerja untuk memastikan iterasi masa depan dapat disesuaikan dengan robot.

“Kami pikir itu penting untuk memiliki hubungan skala untuk semua parameter pompa, sehingga ketika kami merancang sesuatu yang baru, dengan diameter tabung yang berbeda dan panjang yang berbeda, kami akan tahu bagaimana kami harus menyetel pompa untuk kinerja yang kami inginkan,” kata Shepherd.