Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) разработала компактный универсальный насос с регулируемым потоком давления для перекачивания жидкостей с различной вязкостью, предназначенный питать эластичные роботизированные устройства. О этом сообщает сайт Energy-Daily. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
В течение последних нескольких лет исследователи SEAS разрабатывают мягкие аналоги традиционно жестких компонентов роботов. В роботизированных системах с гидравлическим приводом насосы управляют давлением или потоком жидкости, которая обеспечивает движение робота. Большинство насосов, доступных сегодня для «мягкой робототехники», либо слишком габаритны, либо недостаточно мощны, либо работают только с определенными жидкостями.
Исследовательская группа из Лаборатория микроробототехники SEAS под руководством профессора инженерии и прикладных наук Роберта Вуда разработала компактный мягкий насос с регулируемым потоком давления, достаточно универсальный для перекачивания различных жидкостей с различной вязкостью (включая джин, сок и кокосовое молоко), и достаточно мощный для питания мягких тактильных устройств или роботизированного «пальца».
Опытные образцы «мягкого» насоса, представленные исследователями, стали ключевым элементом ряда устройств – таких, как робот-приготовитель коктейлей. Компактные размеры, мощность и универсальность нового насоса открывают целый ряд возможностей для внедрения эластичной робототехники в самых разных областях, включая обработку пищевых продуктов, промышленное производство и биомедицинскую терапию.
Например, в различных устройствах широко используются перистальтические насосы. Эти простые машины используют работу привода для сжатия гибкой трубки, создавая перепад давления, который проталкивает жидкость через трубку. Эти типы насосов особенно полезны в биомедицинских приложениях, поскольку жидкость не касается каких-либо компонентов самого насоса.
«Перистальтические насосы могут перекачивать жидкости с широким диапазоном вязкости, взвеси частиц и жидкости или жидкости, такие как кровь, что является сложной задачей для других типов насосов», – отметил первый автор исследования Сий Сюй, бывший аспирант SEAS и нынешний постдокторант в лаборатории Вуда.
Опираясь на предыдущие исследования, Сюй и его команда разработали электрические приводы в сочетании с диэлектрическим эластомером (DEA), которые действуют как двигатель и ролики насоса. Эти эластичные приводы имеют сверхвысокую удельную мощность, они легки по весу и могут работать в течение сотен тысяч циклов.
Исследовательская группа разработала набор элементов DEA, которые координируются друг с другом, сжимая канал миллиметрового размера в запрограммированной последовательности для создания волн давления. В результате получился насос примерно сантиметрового размера – достаточно маленький, чтобы поместиться в оснащении небольшого «мягкого» роботизированного устройства, и достаточно мощный, чтобы приводить в действие движение, с контролируемым давлением, расходом и направлением потока.
«Мы также продемонстрировали, что можем активно настраивать выход от непрерывного потока к каплям, изменяя входное напряжение и выходное сопротивление. Эта возможность может позволить насосу быть полезным не только для робототехники, но и для микрожидкостных приложений», – пояснил Сюй.
Профессор Вуд, в свою очередь, отметил: «Этот проект начался как попытка заменить одну из ключевых частей эластичной робототехники – помпу – на «мягкую» альтернативу. Но со временем мы поняли, что компактные «мягкие» помпы могут иметь гораздо большую полезность, например, в биомедицинских устройствах для доставки лекарств или имплантируемых терапевтических устройствах».