Мягкая Робототехника Становится Лучше Благодаря Гибкому Насосу

Ученые из Эколь Политехник Федерал де Лозанна разработали миниатюрный насос, который поможет повысить эффективность автономных мягких роботов, легких экзоскелетов и умной одежды.

Большинство наших текущих мягких роботов сделаны из силикона, резины и растяжимых полимеров. В отличие от более традиционных роботов, мягкие роботы способны двигаться в сложных средах более эффективно, обращаться с хрупкими объектами и использоваться во многих робот-человеческих соединениях. Некоторые из областей, где они используются, включают реабилитационные экзоскелеты и роботизированную одежду. Мягкие био-роботы в будущем смогут исследовать удаленные и опасные среды намного безопаснее, чем люди.

Мягкие роботы, которые у нас есть сейчас, содержат жесткие и шумные насосы, которые используются для нагнетания жидкости в важные области. Это ограничивает возможности мягких роботов, поскольку их мобильность и автономность ограничены насосами и трубами.

Исследователи из Лаборатории Мягких Трансдюсеров (LMTS) и Лаборатории Интеллектуальных Систем (LIS) Эколь Политехник Федерал де Лозанна, а также исследователи из Института Технологий Сибаура в Токио, Япония, ответственны за эти новые разработки. Две группы являются первыми, кто разработал полностью мягкий насос, включая электроды. Новый насос весит около одного грамма и полностью бесшумный, используя очень небольшое количество энергии. Энергия поступает от схемы размером 2 см х 2 см и перезаряжаемой батареи. Этот новый насос также может исключить необходимость использования т_ethеров.

Герберт Ши, директор LMTS, рассказал о новой технологии.

“Если мы хотим активировать более крупные роботы, мы соединяем несколько насосов вместе”, – сказал Ши. “Мы считаем это сдвигом парадигмы в области мягкой робототехники”.

Исследователи опубликовали свою работу в статье в журнале Nature.

Другой способ использования мягких насосов – циркуляция жидкостей в умной одежде. Они будут делать это, перемещая жидкости по тонким гибким трубам, встроенным в одежду. Есть много возможностей для этого, включая охлаждение и нагревание разных частей тела, перемещая жидкости туда. Многие профессии могут выиграть от этой технологии, включая хирургов, спортсменов и пилотов.

Новые мягкие насосы основаны на физическом механизме, используемом сегодня для циркуляции охлаждающей жидкости в системах, таких как суперкомпьютеры. Расположение насоса включает трубчатый канал диаметром 1 мм, и внутри расположены ряды напечатанных электродов. Внутри насоса находится диэлектрическая жидкость. Применяются напряжения, и электроны переходят от электродов к жидкости. Это вызывает электрическую зарядку некоторых молекул. Эти молекулы затем притягиваются к другим электродам и тянут жидкость через трубу с собой. Согласно Вито Какуччиоло, постдоктору LMTS и ведущему автору исследования, “Мы можем ускорить поток, регулируя электрическое поле, и он остается полностью бесшумным”.

Эта технология уже тестируется в некоторых областях. Исследователи смогли успешно внедрить насос в роботизированный палец, который часто используется в робототехнических лабораториях. Исследователи также работают с лабораторией Коити Судзумори в Японии, где они разрабатывают жидкостные искусственные мышцы и гибкие экзоскелеты.

Команда исследователей также использовала новую технологию в тканевой перчатке. Перчатка имеет трубы по всему периметру, которые могут переносить жидкость для нагревания и охлаждения разных частей перчатки. “Это работает немного как ваша домашняя система отопления и охлаждения”, – сказал Какуччиоло.

Эта новая технология будет продолжать развиваться и, вероятно, привлечет компании из различных областей. Некоторые уже проявили интерес на ранней стадии. Есть много возможностей с новыми мягкими роботами и растяжимыми насосами, которые могут помочь разработать многие продукты интерфейса человек-робот.