软体机器人获得了“心脏”

康奈尔大学和美国陆军研究实验室的研究人员合作团队使用了流体动力学和磁力来驱动一个由橡胶制成的、可变形的泵，为软体机器人提供了一个循环系统。这个系统模仿了自然界中动物的生物学特性。

这篇题为“磁流体浮动用于高性能柔性泵”的论文发表在 美国国家科学院院刊 上。

类似生物的机器

罗布·谢泼德是康奈尔大学机械和航空工程学院的副教授，他带领康奈尔大学的研究团队，与首席作者约阿夫·马蒂亚一起工作。

“这些分布式柔性泵的工作原理与人类的心脏和动脉相似，血液从中被输送出来，”谢泼德说。“我们之前已经发表了关于机器人血液的研究，现在我们有了机器人心脏。将这两者结合起来将会创造出更为逼真的机器。”

谢泼德领导的有机机器人实验室之前曾使用软材料复合材料设计了各种技术，如可拉伸的传感器“皮肤”、燃烧驱动的盲文显示器和监测运动表现的服装。他们还开发了可以行走、爬行、游泳和出汗的软体机器人。根据团队的说法，这些创造可以应用于患者护理和康复领域。

创建循环系统

软体机器人需要循环系统来储存能量并为其附肢和运动提供动力，这使得它们能够完成复杂的任务。

新开发的弹性泵由一个带有线圈的软硅胶管组成，这些线圈被称为线圈。这些线圈被均匀分布在弹性泵的外部，线圈之间的间隙允许管道弯曲和伸展。在管道内部，有一个被磁流体包围的实心磁芯，当暴露在磁场中时，磁流体会变硬。这使得磁芯保持居中并在同一时间创建一个密封。通过以不同的方式应用磁场，磁芯可以来回移动以连续地推动水和低粘度油等流体。

谢泼德与美国陆军研究实验室的纳森·拉扎勒斯一起担任研究的共同高级作者。

“我们正在以其他柔性泵无法达到的压力和流量运行，”谢泼德说。“与硬泵相比，我们的性能仍然低了大约10倍。这意味着我们无法以非常高的流量推动非常粘稠的油。”

研究人员进行了一个实验，以证明泵系统可以在大变形下保持连续的性能。他们还跟踪了性能参数，以确保未来的迭代可以根据机器人进行定制。

“我们认为，拥有泵的所有不同参数的缩放关系是很重要的，这样当我们设计新东西时，有不同的管道直径和长度，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。