En miniaturestrækbar pumpe til den næste generation af bløde robotter

Bløde robotter har en klar fordel i forhold til deres stive forfædre:de kan tilpasse sig komplekse miljøer, håndtere skrøbelige genstande og interagere sikkert med mennesker. Lavet af silikone, gummi eller andre strækbare polymerer, de er ideelle til brug i rehabiliteringseksoskeletoner og robotbeklædning. Bløde, bioinspirerede robotter kan en dag indsættes til at udforske fjerntliggende eller farlige miljøer.

De fleste bløde robotter aktiveres af stive, støjende pumper, der skubber væske ind i maskinernes bevægelige dele. Fordi de er forbundet til disse omfangsrige pumper med rør, disse robotter har begrænset autonomi og er besværlige at have på i bedste fald.

Klipper bløde robotter sammen

Forskere ved EPFL's Soft Transducers Laboratory (LMTS) og Laboratory of Intelligent Systems (LIS), i samarbejde med forskere ved Shibaura Institute of Technology i Tokyo, Japan, har udviklet den første helt bløde pumpe - selv elektroderne er fleksible. Vejer kun et gram, pumpen er helt lydløs og bruger meget lidt strøm, som den får fra et 2 cm x 2 cm kredsløb, der indeholder et genopladeligt batteri. "Hvis vi vil aktivere større robotter, vi forbinder flere pumper sammen, "siger Herbert Shea, direktøren for LMTS.

Denne innovative pumpe kunne fjerne bløde robotter fra deres tøj. "Vi betragter dette som et paradigmeskift inden for blød robotik, "tilføjer Shea. Forskerne har netop offentliggjort en artikel om deres arbejde i Natur .

Bløde pumper kan også bruges til at cirkulere væsker i tynde fleksible rør indlejret i smart tøj, fører til beklædningsgenstande, der aktivt kan afkøle eller opvarme forskellige områder af kroppen. Det ville opfylde behovene hos kirurger, atleter og piloter, for eksempel.

Hvordan virker det?

Den bløde og strækbare pumpe er baseret på den fysiske mekanisme, der bruges i dag til at cirkulere kølevæsken i systemer som supercomputere. Pumpen har en rørformet kanal, 1 mm i diameter, inden i hvilken der trykkes rækker af elektroder. Pumpen er fyldt med en dielektrisk væske. Når der spændes, elektroner hopper fra elektroderne til væsken, giver nogle af molekylerne en elektrisk ladning. Disse molekyler tiltrækkes efterfølgende til andre elektroder, trække langs resten af ​​væsken gennem røret med dem. "Vi kan fremskynde strømmen ved at justere det elektriske felt, alligevel er den helt stille, "siger Vito Cacucciolo, en post-doc på LMTS og hovedforfatteren af ​​undersøgelsen.

Udvikling af kunstige muskler i Japan

Forskerne har med succes implanteret deres pumpe i en type robotfinger, der er meget udbredt i bløde robotlaboratorier. De samarbejder nu med Koichi Suzumoris laboratorium i Japan, som udvikler væskedrevne kunstige muskler og fleksible exoskeletoner.

EPFL -teamet har også monteret en stofhandske med slanger og vist, at det er muligt at opvarme eller afkøle områder af handsken som ønsket ved hjælp af pumpen. "Det fungerer lidt som dit varme- og kølesystem i hjemmet, "siger Cacucciolo. Denne applikation har allerede skabt interesse fra en række virksomheder.