Robot mềm trở nên tốt hơn với bơm dẻo

Các nhà khoa học từ Ecole Polytechnique Fedérale de Lausanne đã phát triển một máy bơm mini sẽ giúp tăng hiệu quả của robot mềm tự động, khung xương ngoài nhẹ và quần áo thông minh.

Hầu hết các robot mềm hiện tại của chúng ta được làm từ silicone, cao su và polymer dẻo. Không giống như robot truyền thống cứng hơn, robot mềm có thể di chuyển trong môi trường phức tạp hiệu quả hơn, xử lý các vật thể dễ vỡ và được sử dụng trong nhiều kết nối robot-người. Một số lĩnh vực chúng được sử dụng bao gồm khung xương ngoài phục hồi và quần áo robot. Các robot mềm sinh học có thể cuối cùng sẽ khám phá các môi trường xa xôi và nguy hiểm một cách an toàn hơn con người.

Các robot mềm mà chúng ta có hiện nay chứa các máy bơm cứng và ồn ào được sử dụng để đẩy chất lỏng vào các khu vực quan trọng. Điều này làm tổn thương khả năng của robot mềm vì sự di chuyển và tự chủ của chúng bị hạn chế bởi các máy bơm và ống.

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Transducer mềm (LMTS) và Phòng thí nghiệm Hệ thống Thông minh (LIS) của EPFL, cùng với các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Shibaura ở Tokyo, Nhật Bản, chịu trách nhiệm cho những phát triển mới này. Hai nhóm là những người đầu tiên đã phát triển một máy bơm mềm hoàn toàn, từ điện cực trở xuống. Máy bơm mới nặng khoảng một gram và hoàn toàn im lặng khi sử dụng một lượng năng lượng rất nhỏ. Nguồn điện đến từ một mạch 2 cm x 2 cm và pin sạc lại. Máy bơm mới này cũng có thể loại bỏ nhu cầu sử dụng dây buộc.

Herbert Shea, giám đốc của LMTS, đã nói về công nghệ mới.

“Nếu chúng ta muốn kích hoạt các robot lớn hơn, chúng ta kết nối nhiều máy bơm lại với nhau,” Shea nói. “Chúng ta coi đây là một sự thay đổi范式 trong lĩnh vực robot mềm.”

Các nhà nghiên cứu đã xuất bản công việc của họ trong một bài viết trên tạp chí Nature.

Một cách khác mà máy bơm mềm có thể được sử dụng là để lưu thông chất lỏng trong quần áo thông minh. Chúng sẽ làm điều này bằng cách di chuyển chất lỏng trong các ống dẻo mỏng được nhúng vào trong quần áo. Có nhiều khả năng cho điều này, bao gồm làm mát và sưởi ấm các khu vực khác nhau của cơ thể bằng cách di chuyển chất lỏng đến đó. Nhiều nghề nghiệp sẽ được hưởng lợi từ công nghệ này, bao gồm các bác sĩ phẫu thuật, vận động viên và phi công.

Máy bơm mềm mới dựa trên cơ chế vật lý được sử dụng ngày nay để lưu thông chất lỏng làm mát trong các hệ thống như siêu máy tính. Bố cục của máy bơm bao gồm một kênh hình ống có đường kính 1 mm, và bên trong là các điện cực in. Bên trong máy bơm có một chất lỏng điện môi. Điện áp được áp dụng, và các electron sau đó đi từ điện cực đến chất lỏng. Điều này khiến một số phân tử trở nên tích điện. Các phân tử này sau đó bị thu hút bởi các điện cực khác, và chúng kéo chất lỏng qua ống cùng với chúng. Theo Vito Cacucciolo, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại LMTS và là tác giả chính của nghiên cứu, “Chúng ta có thể tăng tốc độ dòng chảy bằng cách điều chỉnh trường điện, nhưng nó vẫn hoàn toàn im lặng.”

Công nghệ này đã được thử nghiệm trong một số lĩnh vực. Các nhà nghiên cứu đã có thể cấy ghép máy bơm vào một ngón tay robot thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm robot. Các nhà nghiên cứu cũng đang làm việc với phòng thí nghiệm của Koichi Suzumori ở Nhật Bản. Tại đó, họ đang làm việc về các cơ bắp nhân tạo dẫn động bằng chất lỏng cũng như khung xương ngoài dẻo.

Đội ngũ các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng công nghệ mới trong một chiếc găng tay vải. Chiếc găng tay có các ống xuyên suốt nó có thể mang chất lỏng để sưởi ấm và làm mát các khu vực khác nhau của găng tay. “Nó hoạt động một chút như hệ thống sưởi và làm mát tại nhà của bạn,” Cacucciolo nói.

Công nghệ mới này sẽ tiếp tục phát triển và có khả năng thu hút các công ty từ nhiều lĩnh vực khác nhau. Một số đã thể hiện sự quan tâm từ sớm. Có nhiều khả năng với các robot mềm mới và máy bơm dẻo có thể giúp phát triển nhiều sản phẩm giao diện người-robot