軟體機器人獲得心臟的工程師

康奈爾大學和美國陸軍研究實驗室的研究人員合作團隊使用了水力和磁力來驅動一個柔軟且可變形的泵，為軟體機器人提供了循環系統。這個系統模仿了自然界中動物的生物學。

題為“磁流體浮力高性能柔性泵”的論文發表在美國國家科學院會議錄。

類似機器

羅布·希帕德是機械和航空工程學院的副教授。他在康奈爾大學領導了一個由首席作者約阿夫·馬蒂亞領導的研究團隊。

“這些分佈式軟體泵的工作原理更像人類的心臟和動脈，” 希帕德說。 “我們已經發表了機器人血液的論文，現在我們有了機器人心臟。兩者的結合將使機器更像真實的生物。”

希帕德領導的有機機器人實驗室以前使用了軟材料複合材料來設計各種技術，例如可伸縮的感應器“皮膚”和燃燒驅動的盲文顯示和監測運動員表現的服裝。他們還開發了可以行走、爬行、游泳和出汗的軟體機器人。根據團隊的說法，許多這些創作可以應用於患者護理和康復領域。

創造循環系統

軟體機器人需要循環系統來儲存能量和驅動其附屬物和運動，從而使它們能夠完成複雜的任務。

新開發的彈性泵由一個柔軟的矽膠管組成，管外部裝有線圈。這些線圈之間的間隙允許管道彎曲和伸展。在管道內部有一個固體核心磁鐵，周圍是磁流體，當它暴露在磁場中時會變硬。這使得核心保持在中心位置，並創建了一個密封。通過以不同的方式應用磁場，核心磁鐵可以被移動來推動水和低粘度油等流體以連續的力。

希帕德與美國陸軍研究實驗室的內森·拉扎勒斯一起擔任研究的共同高級作者。

“我們的工作壓力和流量是其他軟體泵的100倍，” 希帕德說。 “與硬泵相比，我們的性能仍然低了10倍。這意味著我們不能推動非常粘稠的油在很高的流量下。”

研究人員進行了一個實驗，以展示泵系統可以在大變形下維持連續的性能。他們還追蹤了性能參數，以確保未來的迭代可以根據機器人進行自定義。

“我們認為，為泵的所有參數建立比例關係是很重要的，以便當我們設計新東西時，有不同的管道直徑和不同的長度，我們就知道如何調整泵以獲得我們想要的性能，” 希帕德說。