Большинство мягких роботов приводится в действие жесткими шумными насосами, которые проталкивают жидкости в движущиеся части машин. Поскольку они соединены с этими громоздкими насосами трубками, эти роботы имеют ограниченную автономию и в лучшем случае неудобны в использовании.
Разрезание привязи мягких роботов
Исследователи из Лаборатории мягких преобразователей (LMTS) и Лаборатории интеллектуальных систем (LIS) EPFL в сотрудничестве с исследователями из Технологического института Шибаура в Токио, Япония, разработали первый полностью мягкий насос – даже электроды гибкие.
Насос весит всего один грамм, работает бесшумно и потребляет очень мало энергии, которую он получает от цепи 2 см на 2 см, включающей перезаряжаемую батарею. «Если мы хотим привести в действие более крупных роботов, мы соединяем несколько насосов вместе», – говорит Герберт Ши, директор LMTS.
Этот инновационный насос может избавить мягких роботов от привязи. «Мы считаем это сдвигом парадигмы в области мягкой робототехники», – добавляет Ши.
Исследователи только что опубликовали статью о своей работе в Nature.
Мягкие насосы также могут использоваться для циркуляции жидкости в тонких гибких трубках, встроенных в умную одежду, что позволяет создавать одежду, которая может активно охлаждать или нагревать различные области тела. Это могло бы удовлетворить потребности, например, хирургов, спортсменов и пилотов.
Как это работает?
Мягкий и растягиваемый насос основан на физическом механизме, который используется сегодня для циркуляции охлаждающей жидкости в таких системах, как суперкомпьютеры. Насос имеет трубчатый канал диаметром 1 мм, внутри которого нанесены ряды электродов. Насос заполнен диэлектрической жидкостью. Когда подается напряжение, электроны прыгают с электродов в жидкость, придавая некоторым молекулам электрический заряд.
Эти молекулы впоследствии притягиваются к другим электродам, увлекая за собой остальную жидкость через трубку. «Мы можем ускорить поток, регулируя электрическое поле, но оно остается полностью бесшумным», – говорит Вито Какуччиоло, постдоктор LMTS и ведущий автор исследования.
Развитие искусственных мышц в Японии
Исследователи успешно имплантировали свой насос в тип роботизированного пальца, широко используемого в лабораториях мягкой робототехники. В настоящее время они сотрудничают с лабораторией Коичи Судзумори в Японии, которая занимается разработкой искусственных мышц с жидкостным приводом и гибких экзоскелетов.
Команда EPFL также оснастила тканевую перчатку трубками и показала, что можно нагревать или охлаждать участки перчатки по желанию с помощью насоса. «Она работает немного как ваша домашняя система отопления и охлаждения», – говорит Какуччиоло.
Это приложение уже вызвало интерес у ряда компаний.