História completa
A bebida mais quente do verão talvez seja a SEAS-colada. Aqui está o que você precisa para prepará-lo: gim, suco de abacaxi, leite de coco e uma bomba peristáltica macia baseada em atuador de elastômero dielétrico. Infelizmente, o último componente só pode ser encontrado no laboratório de Robert Wood, professor de Engenharia e Ciências Aplicadas Harry Lewis e Marlyn McGrath na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson de Harvard.
Pelo menos, por enquanto.
Wood e sua equipe projetaram a bomba para resolver um grande desafio na robótica leve – como substituir componentes de energia tradicionalmente volumosos e rígidos por alternativas leves.
Nos últimos anos, o Laboratório de Microrobótica de Wood no SEAS tem desenvolvido análogos suaves de componentes robóticos tradicionalmente rígidos, incluindo válvulas e sensores. Em sistemas robóticos movidos a fluidos, as bombas controlam a pressão ou o fluxo do líquido que alimenta o movimento do robô. A maioria das bombas disponíveis hoje para robótica leve são muito grandes e rígidas para caber a bordo, não são potentes o suficiente para acionamento ou funcionam apenas com fluidos específicos.
A equipe de Wood desenvolveu uma bomba compacta e macia com fluxo de pressão ajustável, versátil o suficiente para bombear uma variedade de fluidos com viscosidades variadas, incluindo gim, suco e leite de coco, e poderosa o suficiente para alimentar dispositivos hápticos suaves e um dedo robótico macio.
O tamanho, potência e versatilidade da bomba abrem uma gama de possibilidades para robôs leves em diversas aplicações, incluindo manipulação de alimentos, fabricação e terapêutica biomédica.
A pesquisa foi publicada recentemente na Science Robotics.
As bombas peristálticas são amplamente utilizadas na indústria. Estas máquinas simples utilizam motores para comprimir um tubo flexível, criando um diferencial de pressão que força o líquido através do tubo. Esses tipos de bombas são especialmente úteis em aplicações biomédicas porque o fluido não toca nenhum componente da própria bomba.
"As bombas peristálticas podem fornecer líquidos com uma ampla gama de viscosidades, suspensões de partículas-líquidos ou fluidos como o sangue, que são um desafio para outros tipos de bombas", disse o primeiro autor Siyi Xu, ex-aluno de pós-graduação da SEAS e atual pós-doutorado. no laboratório de Wood.
Com base em pesquisas anteriores, Xu e a equipe projetaram atuadores de elastômero dielétrico (DEAs) alimentados eletricamente para atuar como motor e roletes da bomba. Esses atuadores suaves têm densidade de potência ultra-alta, são leves e podem funcionar por centenas de milhares de ciclos.
A equipe projetou uma série de DEAs que se coordenam entre si, comprimindo um canal milimétrico em uma sequência programada para produzir ondas de pressão.
O resultado é uma bomba do tamanho de um centímetro, pequena o suficiente para caber a bordo de um pequeno robô macio e poderosa o suficiente para acionar o movimento, com pressão, vazão e direção do fluxo controláveis.
"Também demonstramos que poderíamos ajustar ativamente a saída do fluxo contínuo para as gotas, variando as tensões de entrada e a resistência de saída, no nosso caso, o diâmetro da agulha romba", disse Xu. "Essa capacidade pode permitir que a bomba seja útil não apenas para robótica, mas também para aplicações microfluídicas."
“A maioria dos robôs leves contém componentes rígidos em algum lugar ao longo de seu sistema de transmissão”, disse Wood. "Este tópico começou como um esforço para trocar uma dessas peças-chave, a bomba, por uma alternativa suave. Mas ao longo do caminho percebemos que as bombas macias compactas podem ter uma utilidade muito maior, por exemplo, em ambientes biomédicos para administração de medicamentos ou implantes dispositivos terapêuticos”.
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