Inginerii le dau roboților moi o inimă

O echipă comună de cercetători de la Cornell și Laboratorul de Cercetare al Armatei Statelor Unite a utilizat forțe hidrodinamice și magnetice pentru a acționa o pompă elastică, asemănătoare cauciucului, și deformabilă care oferă roboților moi un sistem circulator. Acest sistem imită biologia animalelor din natură.

Articolul intitulat „Levitație magnetohidrodinamică pentru pompe flexibile de înaltă performanță” a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Mașini mai asemănătoare ființelor vii

Rob Shepherd este profesor asociat de inginerie mecanică și aerospațială la Facultatea de Inginerie. El a condus echipa de cercetători de la Cornell, alături de autorul principal Yoav Matia.

“Aceste pompe moi distribuite funcționează mult mai mult ca inimile umane și arterele prin care este transportat sângele”, a spus Shepherd. “Grupul nostru a publicat anterior cercetări despre sângele de robot, iar acum avem inimi de robot. Combinarea celor două va produce mașini mai asemănătoare ființelor vii.”

Laboratorul de Robotică Organică condus de Shepherd a utilizat anterior materiale compozite moi pentru a proiecta o gamă largă de tehnologii, cum ar fi o „piele” senzorială extensibilă și afișaje braille acționate prin combustie și îmbrăcăminte care monitorizează performanța atletică. Ei au dezvoltat, de asemenea, roboți moi care pot merge, se pot târî, pot înota și transpira. Conform echipei, multe dintre aceste creații ar putea fi aplicate în domeniile îngrijirii pacienților și reabilitării.

Crearea sistemului circulator

Roboții moi necesită un sistem circulator pentru a stoca energie și a alimenta apendicele și mișcările lor, ceea ce le permite să efectueze sarcini complexe.

Pompa elastomerică nou dezvoltată constă dintr-un tub de silicon moale echipat cu bobine de sârmă numite solenoizi. Acești solenoizi sunt spațiați în jurul exteriorului pompei elastomerice, iar golurile dintre bobine permit tubului să se îndoaie și să se întindă. În interiorul tubului se află un magnet solid înconjurat de lichid magnetoreologic, care se rigidizează atunci când este expus la un câmp magnetic. Acesta menține miezul centrat și formează o etanșare în același timp. Prin aplicarea câmpului magnetic în moduri diferite, magnetul miezului poate fi mutat înapoi și înainte pentru a împinge lichide precum apa și uleiurile de joasă viscozitate cu forță continuă.

Shepherd a fost coautor senior al cercetării, alături de Nathan Lazarus de la Laboratorul de Cercetare al Armatei Statelor Unite.

“Funcționăm la presiuni și debite care sunt de 100 de ori mai mari decât cele realizate în alte pompe moi”, a spus Shepherd. “În comparație cu pompele rigide, suntem încă de aproximativ 10 ori mai jos în ceea ce privește performanța. Acest lucru înseamnă că nu putem împinge uleiuri foarte vâscoase la debite foarte mari.”

Cercetătorii au efectuat un experiment pentru a demonstra că sistemul de pompă poate menține o performanță continuă sub deformări mari. Ei au urmărit, de asemenea, parametrii de performanță pentru a se asigura că iterațiile viitoare pot fi personalizate în funcție de robot.

“Am considerat că este important să avem relații de scalare pentru toți parametrii pompei, astfel încât, atunci când proiectăm ceva nou, cu diametre de tub și lungimi diferite, să știm cum ar trebui să ajustăm pompa pentru a obține performanța pe care o dorim”, a spus Shepherd.