Pilns stāsts
Vasaras karstākais dzēriens var būt SEAS-colada. Lūk, kas jums nepieciešams tā pagatavošanai: džins, ananāsu sula, kokosriekstu piens un uz dielektriska elastomēra izpildmehānisma balstīts mīksts peristaltiskais sūknis. Diemžēl pēdējo komponentu var atrast tikai Roberta Vuda, Harija Lūisa un Mārlinas Makgratas inženierzinātņu un lietišķo zinātņu profesora laboratorijā Hārvardas Džona A. Paulsona Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skolā.
Vismaz pagaidām.
Vuds un viņa komanda izstrādāja sūkni, lai atrisinātu lielu izaicinājumu mīkstajā robotikā — kā aizstāt tradicionāli lielgabarīta un stingras jaudas sastāvdaļas ar mīkstām alternatīvām.
Vairāku pēdējo gadu laikā Wood's Microrobotics Lab SEAS ir izstrādājusi tradicionāli stingru robotu komponentu mīkstos analogus, tostarp vārstus un sensorus. Ar šķidrumu darbināmās robotizētās sistēmās sūkņi kontrolē šķidruma spiedienu vai plūsmu, kas nodrošina robota kustību. Lielākā daļa mūsdienās pieejamo mīkstajai robotikai paredzēto sūkņu ir pārāk lieli un stingri, lai ietilptu kuģī, nav pietiekami jaudīgi, lai tos iedarbinātu, vai arī darbojas tikai ar noteiktiem šķidrumiem.
Vuda komanda izstrādāja kompaktu, mīkstu sūkni ar regulējamu spiediena plūsmu, kas ir pietiekami daudzpusīga, lai sūknētu dažādus šķidrumus ar dažādu viskozitāti, tostarp džinu, sulu un kokosriekstu pienu, un pietiekami jaudīgs, lai darbinātu mīkstas taustes ierīces un mīkstu robota pirkstu.
Sūkņa izmērs, jauda un daudzpusība paver dažādas iespējas mīkstajiem robotiem dažādos lietojumos, tostarp pārtikas apstrādē, ražošanā un biomedicīnas terapijā.
Pētījums nesen tika publicēts Science Robotics.
Peristaltiskie sūkņi tiek plaši izmantoti rūpniecībā. Šīs vienkāršas iekārtas izmanto motorus, lai saspiestu elastīgu cauruli, radot spiediena starpību, kas izspiež šķidrumu caur cauruli. Šāda veida sūkņi ir īpaši noderīgi biomedicīnas lietojumos, jo šķidrums nepieskaras nevienai paša sūkņa sastāvdaļai.
"Peristaltiskie sūkņi var piegādāt šķidrumus ar plašu viskozitātes diapazonu, daļiņu-šķidruma suspensijas vai šķidrumus, piemēram, asinis, kas ir izaicinājums cita veida sūkņiem," sacīja pirmais autors Siyi Xu, bijušais SEAS absolvents un pašreizējais pēcdoktorants. Vuda laboratorijā.
Pamatojoties uz iepriekšējiem pētījumiem, Xu un komanda izstrādāja elektriski darbināmus dielektriskos elastomēra izpildmehānismus (DEA), kas darbotos kā sūkņa motors un rullīši. Šiem mīkstajiem izpildmehānismiem ir īpaši augsts jaudas blīvums, tie ir viegli un var darboties simtiem tūkstošu ciklu.
Komanda izstrādāja virkni DEA, kas savstarpēji koordinējas, saspiežot milimetra lieluma kanālu ieprogrammētā secībā, lai radītu spiediena viļņus.
Rezultāts ir centimetru liels sūknis, kas ir pietiekami mazs, lai ietilptu mazā mīkstā robotā, un pietiekami jaudīgs, lai aktivizētu kustību, ar kontrolējamu spiedienu, plūsmas ātrumu un plūsmas virzienu.
"Mēs arī parādījām, ka mēs varam aktīvi noregulēt izvadi no nepārtrauktas plūsmas uz pilieniem, mainot ieejas spriegumu un izejas pretestību, mūsu gadījumā neasās adatas diametru," sacīja Xu. "Šī iespēja var ļaut sūknim būt noderīgs ne tikai robotikai, bet arī mikrofluidikas lietojumiem."
"Lielākā daļa mīksto robotu satur stingrus komponentus kaut kur gar to piedziņu," sacīja Vuds. "Šī tēma sākās ar mēģinājumu nomainīt vienu no šīm galvenajām detaļām, sūkni, ar mīkstu alternatīvu. Taču pa ceļam mēs sapratām, ka kompaktajiem mīkstajiem sūkņiem var būt daudz lielāka noderība, piemēram, biomedicīnas apstākļos zāļu piegādei vai implantējamiem terapeitiskās ierīces."
Šīs neticamās ziņas?
Jā vai nē ✍️