Исследователи разрабатывают следующее поколение мягкой робототехники

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) разработали электрически управляемые мягкие клапаны, которые могут контролировать гидравлические мягкие актуаторы. Согласно команде, эти клапаны могут быть применены в вспомогательных и терапевтических устройствах, мягких захватывающих устройствах, биоинспирированных мягких роботах, хирургических роботах и многом другом.

Проблема создания мягких роботов

Исследователи все еще сталкиваются с трудностями при создании полностью мягких роботов, поскольку для этого требуется множество компонентов для питания устройств, и эти устройства являются жесткими. Мягкие роботы, управляемые сжатыми жидкостями, открывают новые возможности для взаимодействия с деликатными объектами, которые традиционные жесткие роботы не могут выполнить. Это почему новое развитие так важно.

Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Оно было поддержано Национальным научным фондом и Национальной робототехнической инициативой.

Роберт Дж. Вуд – профессор инженерии и прикладных наук в SEAS и старший автор исследования.

“Сегодняшние жесткие системы регулирования значительно ограничивают адаптивность и мобильность жидкостно-управляемых мягких роботов”, – сказал Вуд. “Здесь мы разработали мягкие и легкие клапаны для управления мягкими гидравлическими актуаторами, которые открывают возможности для мягких бортовых систем управления для будущих жидкостно-управляемых роботов.”

Мягкие клапаны

Хотя мягкие клапаны существуют уже некоторое время, ни один из них еще не достиг необходимого давления или скорости потока для существующих гидравлических актуаторов. Чтобы обойти это, команда разработала новые электрически управляемые динамические диэлектрические эластомерные актуаторы, или DEA. С сверхвысокой плотностью мощности и легкостью, эти мягкие актуаторы могут работать сотни тысяч циклов.

Команда затем объединила новые диэлектрические эластомерные актуаторы с мягким каналом, который создал мягкий клапан для жидкостного управления.

Си И Сю – аспирант в SEAS и первый автор статьи.

“Эти мягкие клапаны имеют быстрое время отклика и способны контролировать жидкостное давление и скорость потока, соответствующие потребностям гидравлических актуаторов”, – сказал Сю. “Эти клапаны дают нам быстрое, мощное управление макро- и маломасштабными гидравлическими актуаторами с внутренним объемом от сотен микролитров до десятков миллилитров.”

Исследователи использовали DEA мягкие клапаны для демонстрации управления гидравлическими актуаторами разных объемов. Они смогли достичь независимого управления несколькими актуаторами, питаемыми от одного источника давления.

“Этот компактный и легкий DEA клапан способен обеспечить беспрецедентное электрическое управление гидравлическими актуаторами, демонстрируя потенциал для будущего бортового управления движением мягких жидкостно-управляемых роботов”, – сказал Сю.

Другими соавторами исследования были Юфэн Чен, Нак-Сын Патрик Хюн и Кейтлин Беккер.