М’яка Робототехніка Стає Кращою Завдяки Гнучому Насосу

Учені з Еколь Польтехнік Федерал де Лозанни розробили мініатюрний насос, який допоможе підвищити ефективність автономних м’яких роботів, легких екзоскелетів та розумної одежі.

Більшість наших сучасних м’яких роботів виготовлені з силікону, гуми та розтяжних полімерів. На відміну від традиційних роботів, м’які роботи можуть рухатися в складних середовищах більш ефективно, обробляти крихкі об’єкти та використовуватися в багатьох роботизованих з’єднаннях. Деякі області, де вони використовуються, включають реабілітаційні екзоскелети та роботизовану одежу. М’які біороботи можуть в майбутньому досліджувати віддалені та небезпечні середовища значно безпечніше, ніж люди.

М’які роботи, які ми зараз маємо, містять жорсткі та шумні насоси, які використовуються для подачі рідини в важливі області. Це обмежує можливості м’яких роботів, оскільки їх рухливість та автономність обмежені насосами та трубами.

Дослідники з Лабораторії м’яких трансдюсерів (LMTS) та Лабораторії інтелектуальних систем (LIS) Еколь Польтехнік Федерал де Лозанни, разом з дослідниками з Інституту технологій Сібаури в Токіо, Японія, відповідають за ці нові розробки. Ці дві групи стали першими, хто розробив повністю м’який насос, аж до електродів. Новий насос важить близько одного грама та повністю безшумний, використовуючи дуже малу кількість енергії. Джерелом енергії є 2-сантиметровий квадратний контур та перезарядний акумулятор. Ця нова технологія також може позбутися необхідності використання тросів.

Герберт Ши, директор LMTS, розповів про нову технологію.

“Якщо ми хочемо активувати більші роботи, ми підключаємо кілька насосів разом”, – сказав Ши. “Ми вважаємо це зміною парадигми в галузі м’якої робототехніки”.

Дослідники опублікували свою роботу в статті у Nature.

Іншим способом використання м’яких насосів є циркуляція рідини в розумній одежі. Вони робили б це, рухаючи рідини по тонких гнучких трубках, вбудованих в одежу. Є багато можливостей для цього, включаючи охолодження та нагрівання різних частин тіла шляхом руху рідини туди. Багато професій можуть виграти від цієї технології, включаючи хірургів, спортсменів та пілотів.

Нові м’які насоси “основані на фізичному механізмі, який зараз використовується для циркуляції охолоджуючої рідини в системах, таких як суперкомп’ютери”. Розміщення насоса включає трубчастий канал діаметром 1 мм, а всередині – ряди надрукованих електродів. Всередині насоса знаходиться діелектрична рідина. Напруги прикладені, а електрони переходять від електродів до рідини. Це викликає електричне зарядження деяких молекул. Ці молекули потім притягуються до інших електродів та тягнуть рідину через трубку з ними. За словами Віто Какуччіоло, постдокторанта LMTS та головного автора дослідження, “Ми можемо прискорити потік, регулюючи електричне поле, але воно залишається повністю безшумним”.

Ця технологія вже тестується в деяких областях. Дослідники змогли успішно імплантувати насос у роботизовану руку, яку часто використовують у роботизованих лабораторіях. Дослідники також працюють з лабораторією Коіті Судзуморі в Японії, де вони розробляють рідинно-актуовані штучні м’язи та гнучкі екзоскелети.

Команда дослідників також використала нову технологію у тканинній рукавичці. Рукавичка має трубки по всій поверхні, які можуть переносити рідину для нагрівання та охолодження різних частин рукавички. “Це працює трохи як ваша система опалення та охолодження вдома”, – сказав Какуччіоло.

Ця нова технологія продовжить розвиватися та, ймовірно, приверне компанії з різних галузей. Деякі вже проявили інтерес на ранній стадії. Є багато можливостей з новими м’якими роботами та розтяжними насосами, які можуть допомогти розробити багато продуктів інтерфейсу людини та робота