工程师给软机器人一颗心

来自康奈尔大学和美国陆军研究实验室的研究人员合作团队利用流体动力和磁力来驱动橡胶可变形泵，为软体机器人提供循环系统。 该系统模仿自然界动物的生物学。 

题为“高性能柔性泵的磁流体动力悬浮”的论文发表在 诉讼中的国家科学院院士. 

相似机器

罗布·谢泼德 (Rob Shepherd) 是工程学院机械与航空航天工程副教授。 他与主要作者 Yoav Matia 一起领导了康奈尔大学的研究团队。

“这些分布式软泵的运作方式更像人类的心脏和输送血液的动脉，”谢泼德说。 “我们小组已经发表了机器人血液，现在我们有了机器人心脏。 两者的结合将制造出更加逼真的机器。”

Shepherd 领导的有机机器人实验室此前曾使用软材料复合材料来设计多种技术，例如可拉伸传感器“皮肤”、燃烧驱动的盲文显示器以及监测运动表现的服装。 他们还开发了可以行走、爬行、游泳和出汗的软机器人。 据该团队介绍，其中许多创作可以应用于患者护理和康复领域。 

创建循环系统

软机器人需要循环系统来存储能量并为其附肢和运动提供动力，从而使它们能够完成复杂的任务。 

新开发的弹性泵由一根软硅胶管组成，管上装有称为螺线管的线圈。 这些螺线管围绕弹性泵的外部间隔开，线圈之间的间隙允许管子弯曲和拉伸。 管内有一个被磁流变液包围的实心磁体，当暴露在磁场中时，磁流变液会变硬。 这使核心保持居中并同时形成密封。 通过以不同方式施加磁场，核心磁体可以前后移动，以连续的力推动水和低粘度油等流体向前移动。 

谢泼德与美国陆军研究实验室的内森·拉扎勒斯 (Nathan Lazarus) 共同担任这项研究的共同高级作者。 

“我们的运行压力和流量是其他软泵的 100 倍，”Shepherd 说。 “与硬泵相比，我们的性能仍然低约 10 倍。 因此，这意味着我们无法以非常高的流速推动真正粘稠的油。”

研究人员进行了一项实验，证明泵系统可以在大变形下保持连续性能。 他们还跟踪性能参数，以确保未来的迭代可以根据机器人进行定制。 

“我们认为对泵的所有不同参数建立比例关系很重要，这样当我们设计具有不同管径和不同长度的新产品时，我们就会知道如何调整泵以获得我们想要的性能， ”谢泼德说。