Miękkie robotyki stają się lepsze dzięki elastycznym pompom

Naukowcy z Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne opracowali miniaturową pompę, która pomoże zwiększyć skuteczność autonomicznych miękkich robotów, lekkich egzoszkieletów i inteligentnej odzieży.

Nasze obecne miękkie roboty są zwykle wykonane z silikonu, gumy i rozciągliwych polimerów. W przeciwieństwie do twardzych lub tradycyjnych robotów, miękkie roboty mogą poruszać się w skomplikowanych środowiskach w sposób bardziej efektywny, obsługiwać delikatne obiekty i być wykorzystywane w wielu połączeniach człowiek-robot. Niektóre z obszarów, w których są one wykorzystywane, to egzoszkielety rehabilitacyjne i odzież robocza. Miękkie roboty biologiczne mogą w przyszłości badać odległe i niebezpieczne środowiska w sposób znacznie bezpieczniejszy niż ludzie.

Miękkie roboty, które mamy obecnie, zawierają sztywne i hałaśliwe pompy, które są wykorzystywane do pompowania płynu do ważnych obszarów. To ogranicza możliwości miękkich robotów, ponieważ ich ruchomość i autonomia są ograniczone przez pompy i rury.

Naukowcy z Laboratorium Przetworników Miękkich (LMTS) i Laboratorium Systemów Inteligentnych (LIS) na Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne, a także naukowcy z Shibaura Institute of Technology w Tokio, Japonia, są odpowiedzialni za te nowe rozwiązania. Obie grupy są pierwszymi, które opracowały całkowicie miękką pompę, łącznie z elektrodami. Nowa pompa waży około jednego gramu i jest całkowicie cicha, przy użyciu bardzo małej ilości energii. Zasilanie pochodzi z obwodu o wymiarach 2 cm x 2 cm i akumulatora. Nowa pompa może również wyeliminować potrzebę korzystania z lin.

Herbert Shea, dyrektor LMTS, mówił o nowej technologii.

“Jeśli chcemy aktywować większe roboty, łączymy kilka pomp”, powiedział Shea. “Uważamy to za przełom w dziedzinie miękkich robotów”.

Naukowcy opublikowali swoją pracę w artykule w Nature.

Innym sposobem, w jaki miękkie pompy mogą być wykorzystane, jest cyrkulacja płynów w inteligentnej odzieży. Robiłyby to, poruszając płynami w cienkich, giętkich rurach osadzonych w odzieży. Istnieje wiele możliwości, w tym chłodzenie i ogrzewanie różnych części ciała poprzez przesunięcie płynów tam. Wiele zawodów skorzystałoby z tej technologii, w tym chirurdzy, sportowcy i piloci.

Nowe miękkie pompy są “oparte na fizycznym mechanizmie stosowanym obecnie do cyrkulacji chłodzącego płynu w systemach takich jak superkomputery”. Układ pompy składa się z rurkowego kanału o średnicy 1 mm, a wewnątrz znajdują się rzędy wydrukowanych elektrod. Wewnątrz pompy znajduje się dielektryczny płyn. Stosuje się napięcia, a elektrony przechodzą z elektrod do płynu. To powoduje, że niektóre cząsteczki stają się elektrycznie naładowane. Te cząsteczki są następnie przyciągane przez inne elektrody i ciągną płyn przez rurkę. Według Vito Cacucciolo, postdoktoranta w LMTS i głównego autora badania, “Możemy przyspieszyć przepływ, dostosowując pole elektryczne, a pompa pozostaje całkowicie cicha”.

Ta technologia jest już testowana w niektórych obszarach. Naukowcy byli w stanie pomyślnie wszczepić pompę do robociego palca, który jest powszechnie stosowany w laboratoriach robotycznych. Naukowcy pracują również z laboratorium Koichi Suzumori w Japonii, gdzie pracują nad pompowanymi sztucznymi mięśniami oraz giętkimi egzoszkieletami.

Zespół naukowców wykorzystał nową technologię w rękawicy. Rękawica ma rurki, które mogą przenosić płyn w celu ogrzewania i chłodzenia różnych części rękawicy. “Działa to trochę jak system ogrzewania i chłodzenia w Twoim domu”, powiedział Cacucciolo.

Ta nowa technologia będzie nadal rozwijana i prawdopodobnie przyciągnie firmy z różnych dziedzin. Niektóre z nich wykazały zainteresowanie na wczesnym etapie. Istnieje wiele możliwości związanych z nowymi miękkimi robotami i rozciągliwymi pompami, które mogą pomóc w rozwoju wielu interfejsów człowiek-robot