Myke robotikk blir bedre med fleksible pumper

Forskere fra Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne har utviklet en miniatyrpumpe som vil hjelpe med å øke effektiviteten av autonome myke roboter, lette eksoskjeletter og smarte klær. 

De fleste av våre nåværende myke roboter er laget av silikon, gummi og strekkbare polymerer. I motsetning til de hardeste eller mer tradisjonelle robotene, kan myke roboter bevege seg rundt komplekse miljøer mer effektivt, håndtere ømfintlige gjenstander og brukes i mange robot-menneskeforbindelser. Noen av områdene de brukes i inkluderer rehabiliterings-eksoskjeletter og robot-klær. Myk-bio-typer roboter kunne til slutt utforske fjerne og farlige miljøer mye tryggere enn mennesker. 

De myke robotene vi har nå, inneholder stive og støyende pumper som brukes til å skyve væske inn i viktige områder. Dette skader mulighetene for hva myke roboter kan være, siden deres mobilitet og autonomi er begrenset av pumpene og tubene. 

Forskere fra EPFLs Soft Transducers Laboratory (LMTS) og Laboratory of Intelligent Systems (LIS), sammen med forskere fra Shibaura Institute of Technology i Tokyo, Japan, er ansvarlige for disse nye utviklingene. De to gruppene er de første som har utviklet en helt myk pumpe, helt ned til elektrodene. Den nye pumpen veier omtrent ett gram, og den er helt stille mens den bruker en svært liten mengde energi. Kraften kommer fra en 2 cm x 2 cm krets og en oppladbar batteri. Denne nye pumpen kan også gjøre det mulig å fjerne behovet for å bruke tethers. 

Herbert Shea, direktøren for LMTS, snakket om den nye teknologien. 

“Hvis vi ønsker å aktivere større roboter, kobler vi flere pumper sammen,” sa Shea. “Vi betrakter dette som en paradigmeskifte i feltet myk robotikk.” 

Forskerne publiserte sine resultater i en artikkel i Nature. 

En annen måte den myke pumpen kan brukes, er å sirkulere væske gjennom smarte klær. De ville gjøre dette ved å flytte væsken rundt i tynne, fleksible tuber som er innbygget i klærne. Det er mange muligheter for dette, inkludert å kjøle og varme opp ulike deler av kroppen ved å flytte væsken dit. Mange yrker ville dra nytte av denne teknologien, inkludert kirurger, idrettsutøvere og piloter. 

De nye myke pumpene er “basert på den fysiske mekanismen som brukes i dag til å sirkulere kjølevæsken i systemer som superdatamaskiner.” Layouten av pumpen inkluderer en tubformet kanal som er 1 mm i diameter, og inne har det rekker av trykte elektroder. Inne i pumpen er det en dielektrisk væske. Spenninger blir applisert, og elektroner går fra elektrodene til væsken. Dette får noen av molekylene til å bli elektrisk ladet. Disse molekylene blir så tiltrukket av andre elektroder, og de trekker væsken gjennom tuben med seg. Ifølge Vito Cacucciolo, en postdoktor ved LMTS og hovedforfatter av studien, “Vi kan øke strømmen ved å justere det elektriske feltet, og likevel er det helt stille.” 

Denne teknologien er allerede i testing i noen områder. Forskerne var i stand til å implantisere pumpen i en robotfinger som ofte brukes i robot-laboratorier. Forskerne arbeider også med Koichi Suzumoris laboratorium i Japan. Der arbeider de med væske-drevne kunstige muskler samt fleksible eksoskjeletter. 

Forskerlaget har også brukt den nye teknologien i en stoffhanske. Hansken har tuber gjennom hele som kan bære væske for å varme og kjøle ulike deler av hansken. “Det fungerer litt som ditt hjemmesentralvarmesystem,” sa Cacucciolo. 

Denne nye teknologien vil fortsette å utvikle seg, og det er sannsynlig at den vil tiltrekke seg selskaper fra en rekke ulike felt. Noen har allerede vist interesse tidlig. Det er mange muligheter med de nye myke robotene og strekkbare pumpene som kan hjelpe med å utvikle mange menneske-robot-grensesnitt-produkter