Ingineri dau roboților moi un inimă

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

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

Maşini asemănătoare cu viața

Rob Shepherd este profesor asociat de inginerie mecanică și aerospațială în Colegiul 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 din care sângele este livrat”, a spus Shepherd. “Am avut sânge de robot pe care l-am publicat din grupul nostru și acum avem inimi de robot. Combinarea celor două va face mașini mai asemănătoare cu viața.”

Laboratorul de robotică organică condus de Shepherd a utilizat anterior compozite de materiale moi pentru a proiecta o gamă largă de tehnologii, cum ar fi un senzor „piele” extensibil și afișaje braille conduse de combustie și îmbrăcăminte care monitorizează performanța atletică. Ei au dezvoltat, de asemenea, roboți moi care pot merge, să se târască, să înoate și să transpire. 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 siliciu 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 înțepenește atunci când este expus la un câmp magnetic. Acesta menține miezul centrat și creează o sigilare în același timp. Prin aplicarea câmpului magnetic în moduri diferite, miezul magnetic poate fi mutat înapoi și înainte pentru a împinge lichide precum apa și uleiurile cu viscozitate scăzută 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 ceea ce s-a realizat în alte pompe moi”, a spus Shepherd. “În comparație cu pompele dure, 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 mari de curgere.”

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 viitoarele iterații 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, am ști cum să ajustăm pompa pentru performanța pe care o dorim”, a spus Shepherd.