Pełna historia
Najgorętszym napojem lata może być SEAS-colada. Oto, czego potrzebujesz do jego przygotowania: gin, sok ananasowy, mleko kokosowe i miękka pompa perystaltyczna oparta na siłowniku z dielektrycznego elastomeru. Niestety ten ostatni element można znaleźć jedynie w laboratorium Roberta Wooda, profesora inżynierii i nauk stosowanych Harry'ego Lewisa i Marlyn McGrath w Szkole Inżynierii i Nauk Stosowanych Harvarda im. Johna A. Paulsona.
Przynajmniej na razie.
Wood i jego zespół zaprojektowali pompę, aby rozwiązać główne wyzwanie w robotyce miękkiej – jak zastąpić tradycyjnie nieporęczne i sztywne komponenty mocy miękkimi alternatywami.
W ciągu ostatnich kilku lat laboratorium Wood's Microrobotics Lab w SEAS opracowywało miękkie analogi tradycyjnie sztywnych komponentów robotów, w tym zawory i czujniki. W systemach robotycznych napędzanych płynem pompy kontrolują ciśnienie lub przepływ cieczy, która napędza ruch robota. Większość dostępnych obecnie pomp do robotyki miękkiej jest albo zbyt duża i sztywna, aby zmieścić się na pokładzie, albo niewystarczająco mocna do uruchomienia, albo pracuje tylko z określonymi płynami.
Zespół Wooda opracował kompaktową, miękką pompę z regulowanym przepływem ciśnienia, wystarczająco wszechstronną, aby pompować różnorodne płyny o różnej lepkości, w tym gin, sok i mleko kokosowe, a także wystarczająco mocną, aby zasilać miękkie urządzenia dotykowe i miękki robotyczny palec.
Rozmiar, moc i wszechstronność pompy otwierają szereg możliwości dla miękkich robotów w różnych zastosowaniach, w tym w transporcie żywności, produkcji i terapii biomedycznej.
Wyniki badań opublikowano niedawno w czasopiśmie Science Robotics.
Pompy perystaltyczne znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle. Te proste maszyny wykorzystują silniki do ściskania elastycznej rurki, tworząc różnicę ciśnień, która wymusza przepływ cieczy przez rurkę. Tego typu pompy są szczególnie przydatne w zastosowaniach biomedycznych, ponieważ płyn nie dotyka żadnego elementu samej pompy.
„Pompy perystaltyczne mogą dostarczać ciecze o szerokim zakresie lepkości, zawiesiny cząstek i cieczy lub płyny, takie jak krew, co stanowi wyzwanie dla innych typów pomp” – powiedział pierwszy autor Siyi Xu, były absolwent SEAS i obecny doktorant w laboratorium Wooda.
Opierając się na wcześniejszych badaniach, Xu i zespół zaprojektowali zasilane elektrycznie dielektryczne siłowniki z elastomeru (DEA), które pełnią funkcję silnika i rolek pompy. Te miękkie siłowniki charakteryzują się bardzo dużą gęstością mocy, są lekkie i mogą pracować przez setki tysięcy cykli.
Zespół zaprojektował szereg DEA, które koordynują się ze sobą, ściskając kanał o wielkości milimetra w zaprogramowanej sekwencji, aby wytworzyć fale ciśnienia.
Rezultatem jest pompa wielkości centymetra, wystarczająco mała, aby zmieścić się na pokładzie małego, miękkiego robota i wystarczająco mocna, aby uruchomić ruch, z możliwością kontrolowania ciśnienia, natężenia przepływu i kierunku przepływu.
„Wykazaliśmy również, że możemy aktywnie dostrajać sygnał wyjściowy z przepływu ciągłego do kropelek, zmieniając napięcia wejściowe i rezystancję wylotową, w naszym przypadku średnicę tępej igły” – powiedział Xu. „Ta funkcja może sprawić, że pompa będzie użyteczna nie tylko w robotyce, ale także w zastosowaniach mikroprzepływowych”.
„Większość miękkich robotów zawiera sztywne komponenty gdzieś w układzie napędowym” – powiedział Wood. „Ten temat rozpoczął się od próby zamiany jednego z kluczowych elementów, pompy, na miękką alternatywę. Jednak po drodze zdaliśmy sobie sprawę, że kompaktowe miękkie pompy mogą mieć znacznie większą użyteczność, na przykład w zastosowaniach biomedycznych do podawania leków lub wszczepialnych urządzenia terapeutyczne.”
Ta niesamowita wiadomość?
Tak lub Nie ✍️