М’яка робототехніка стає кращою з гнучким насосом

Вчені з Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne розробили мініатюрний насос, який допоможе підвищити ефективність автономних м’яких роботів, легких екзоскелетів і розумного одягу. 

Більшість наших нинішніх м’яких роботів виготовляються із силікону, гуми та еластичних полімерів. На відміну від складніших або більш традиційних роботів, м’які роботи здатні ефективніше пересуватися в складних середовищах, обробляти крихкі об’єкти та використовуватися в багатьох зв’язках між роботом і людиною. Деякі з областей, у яких вони використовуються, включають реабілітаційні екзоскелети та роботизований одяг. Роботи типу soft-bio зможуть зрештою досліджувати віддалені та небезпечні середовища набагато безпечніше, ніж люди. 

М’які роботи, які ми зараз маємо, містять жорсткі та шумні насоси, які використовуються для проштовхування рідини у важливі зони. Це негативно впливає на те, якими можуть бути м’які роботи, оскільки їхня мобільність і автономність обмежені насосами та трубками. 

Дослідники з Лабораторії м’яких перетворювачів (LMTS) і Лабораторії інтелектуальних систем (LIS) EPFL разом із дослідниками з Технологічного інституту Шибаура в Токіо, Японія, відповідають за ці нові розробки. Ці дві групи є першими, хто розробив повністю м’який насос, аж до електродів. Новий насос важить приблизно один грам, і він працює абсолютно безшумно, споживаючи дуже невелику кількість енергії. Харчування здійснюється від ланцюга розміром 2 см на 2 см і акумуляторної батареї. Цей новий насос також може позбутися необхідності використовувати прив’язки. 

Про нову технологію розповів Герберт Шей, директор LMTS. 

«Якщо ми хочемо приводити в дію більших роботів, ми з’єднуємо кілька насосів разом», — сказав Ші. «Ми вважаємо це зміною парадигми в галузі м’якої робототехніки». 

Дослідники опублікували свою роботу в статті в Природа. 

Ще один спосіб використання м’яких насосів – це циркуляція рідини в розумному одязі. Вони робили це, переміщуючи рідини в тонких гнучких трубках, вбудованих в одяг. Для цього є багато можливостей, включаючи охолодження та нагрівання різних ділянок тіла шляхом переміщення туди рідини. Багато професій виграють від цієї технології, включаючи хірургів, спортсменів і пілотів. 

Нові м’які насоси «базуються на фізичному механізмі, який сьогодні використовується для циркуляції охолоджуючої рідини в системах, таких як суперкомп’ютери». Компоновка насоса включає в себе трубчастий канал діаметром 1 мм, а всередині ряди друкованих електродів. Усередині насоса знаходиться діелектрична рідина. Подається напруга, і електрони потім йдуть від електродів до рідини. Це призводить до того, що деякі молекули стають електрично зарядженими. Потім ці молекули притягуються до інших електродів, і вони тягнуть рідину через трубку разом із собою. За словами Віто Какуччоло, доктора LMTS і провідного автора дослідження, «ми можемо прискорити потік, регулюючи електричне поле, але воно залишається абсолютно тихим». 

Ця технологія вже випробовується в деяких областях. Дослідники змогли успішно імплантувати насос у роботизований палець, який зазвичай використовується в лабораторіях робототехніки. Дослідники також співпрацюють з лабораторією Коічі Сузуморі в Японії. Там вони працюють над штучними м’язами, що керуються рідиною, а також над гнучкими екзоскелетами. 

Команда дослідників також використала нову технологію в тканинних рукавичках. По всій рукавичці є трубки, які можуть переносити рідину, щоб нагрівати та охолоджувати різні ділянки рукавички. «Це працює схоже на вашу домашню систему опалення та охолодження», — сказав Какуччоло. 

Ця нова технологія розвиватиметься й надалі, і вона, ймовірно, залучить компанії з різних галузей. Деякі навіть виявили інтерес на ранніх стадіях. З новими м’якими роботами та розтяжними насосами є багато можливостей, які можуть допомогти розробити багато продуктів інтерфейсу «людина-робот».