Дослідники розробили наступне покоління м’якої робототехніки

Дослідники в Гарвардській школі інженерії та прикладних наук (SEAS) розробили електрично-керовані м’які клапани, які можуть контролювати гідравлічні м’які актуатори. За словами команди, ці клапани можуть бути застосовані в допоміжних та терапевтичних пристроях, м’яких захватних пристроях, біоінспірованих м’яких роботах, хірургічних роботах та багатьох інших.

Виклик створення м’яких роботів

Дослідники все ще борються з створенням повністю м’яких роботів, оскільки їм потрібно багато компонентів для живлення пристроїв, а ці пристрої є жорсткими. М’які роботи, керовані під тиском рідини, відкривають нові можливості для взаємодії з деликатними об’єктами, яких традиційні жорсткі роботи не можуть зробити. Саме тому ця нова розробка така важлива.

Дослідження було опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Воно було підтримано Національним науковим фондом та Національною ініціативою робототехніки.

Роберт Дж. Вуд – професор інженерії та прикладних наук в SEAS і старший автор дослідження.

“Сучасні жорсткі системи регулювання суттєво обмежують адаптивність та рухливість рідинокерованих м’яких роботів”, – сказав Вуд. “Тут ми розробили м’які та легкі клапани для контролю м’яких гідравлічних актуаторів, які відкривають можливості для м’якої системи контролю для майбутніх рідинокерованих м’яких роботів.”

М’які клапани

Хоча м’які клапани існують вже деякий час, жоден з них ще не досягнув необхідного тиску або витрат для існуючих гідравлічних актуаторів. Щоб обійти це, команда розробила нові електричні динамічні діелектричні еластомерні актуатори, або ДЕА. З ультрависокою щільністю потужності та легкістю, ці м’які актуатори можуть працювати сотні тисяч циклів.

Команда потім поєднала нові діелектричні еластомерні актуатори з м’яким каналом, який створив м’який клапан для рідинного контролю.

Сiyi Xu – аспірант в SEAS та перший автор статті.

“Ці м’які клапани мають швидку часову реакцію та здатні контролювати рідинний тиск та витрати, які відповідають потребам гідравлічних актуаторів”, – сказав Xu. “Ці клапани дають нам швидкий та потужний контроль над макро- та малим масштабом гідравлічних актуаторів з внутрішнім об’ємом від сотень мікролітрів до десятків мілілітрів.”

Дослідники використали ДЕА м’які клапани для демонстрації контролю гідравлічних актуаторів різного об’єму. Вони змогли досягти незалежного контролю кількох актуаторів, які живились від одного джерела тиску.

“Цей компактний та легкий ДЕА клапан здатний забезпечити безпрецедентний електричний контроль гідравлічних актуаторів, показуючи потенціал для майбутнього бортового рухового контролю м’яких рідинокерованих роботів”, – сказав Xu.

Інші співавтори дослідження включали Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun та Kaitlyn Becker.