La storia completa
La bevanda più calda dell'estate potrebbe essere la SEAS-colada. Ecco cosa ti serve per prepararlo: gin, succo d'ananas, latte di cocco e una pompa peristaltica morbida basata su un attuatore in elastomero dielettrico. Sfortunatamente, l’ultimo componente può essere trovato solo nel laboratorio di Robert Wood, professore di ingegneria e scienze applicate di Harry Lewis e Marlyn McGrath presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.
Almeno per ora.
Wood e il suo team hanno progettato la pompa per risolvere una sfida importante nel campo della robotica morbida: come sostituire i componenti di potenza tradizionalmente voluminosi e rigidi con alternative morbide.
Negli ultimi anni, il Microrobotics Lab di Wood presso SEAS ha sviluppato analoghi morbidi di componenti robotici tradizionalmente rigidi, tra cui valvole e sensori. Nei sistemi robotici azionati da fluidi, le pompe controllano la pressione o il flusso del liquido che alimenta il movimento del robot. La maggior parte delle pompe oggi disponibili per la robotica morbida sono troppo grandi e rigide per essere installate a bordo, non abbastanza potenti per essere azionate o funzionano solo con fluidi specifici.
Il team di Wood ha sviluppato una pompa compatta e morbida con flusso di pressione regolabile, abbastanza versatile da pompare una varietà di fluidi con viscosità variabile, tra cui gin, succo e latte di cocco, e abbastanza potente da alimentare dispositivi tattili morbidi e un dito robotico morbido.
Le dimensioni, la potenza e la versatilità della pompa aprono una gamma di possibilità per i robot morbidi in una varietà di applicazioni, tra cui la manipolazione degli alimenti, la produzione e le terapie biomediche.
La ricerca è stata pubblicata recentemente su Science Robotics.
Le pompe peristaltiche sono ampiamente utilizzate nell'industria. Queste semplici macchine utilizzano motori per comprimere un tubo flessibile, creando un differenziale di pressione che forza il liquido attraverso il tubo. Questi tipi di pompe sono particolarmente utili nelle applicazioni biomediche perché il fluido non tocca nessun componente della pompa stessa.
"Le pompe peristaltiche possono erogare liquidi con un'ampia gamma di viscosità, sospensioni di particelle-liquido o fluidi come il sangue, che rappresentano una sfida per altri tipi di pompe", ha affermato il primo autore Siyi Xu, ex studente laureato presso la SEAS e attuale ricercatore post-dottorato. nel laboratorio di Wood.
Basandosi su ricerche precedenti, Xu e il team hanno progettato attuatori in elastomero dielettrico (DEA) alimentati elettricamente per fungere da motore e rulli della pompa. Questi attuatori morbidi hanno una densità di potenza elevatissima, sono leggeri e possono funzionare per centinaia di migliaia di cicli.
Il team ha progettato una serie di DEA che si coordinano tra loro, comprimendo un canale di dimensioni millimetriche in una sequenza programmata per produrre onde di pressione.
Il risultato è una pompa di dimensioni centimetriche, abbastanza piccola da poter essere inserita a bordo di un piccolo robot morbido e abbastanza potente da azionare il movimento, con pressione, portata e direzione del flusso controllabili.
"Abbiamo anche dimostrato che potremmo ottimizzare attivamente l'uscita dal flusso continuo alle goccioline variando le tensioni di ingresso e la resistenza di uscita, nel nostro caso il diametro dell'ago smussato", ha affermato Xu. "Questa capacità potrebbe consentire alla pompa di essere utile non solo per la robotica ma anche per le applicazioni microfluidiche."
"La maggior parte dei robot morbidi contiene componenti rigidi da qualche parte lungo la trasmissione", ha affermato Wood. "Questo argomento è iniziato come un tentativo di sostituire uno di quei pezzi chiave, la pompa, con un'alternativa morbida. Ma lungo il percorso ci siamo resi conto che le pompe morbide compatte possono avere un'utilità di gran lunga maggiore, ad esempio in ambienti biomedici per la somministrazione di farmaci o impiantabili dispositivi terapeutici."
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