Toàn bộ câu chuyện
Thức uống hot nhất mùa hè có lẽ là SEAS-colada. Đây là những gì bạn cần để làm nó: rượu gin, nước ép dứa, nước cốt dừa và một máy bơm nhu động mềm dựa trên cơ cấu truyền động bằng chất đàn hồi điện môi. Thật không may, thành phần cuối cùng chỉ có thể được tìm thấy trong phòng thí nghiệm của Robert Wood, Giáo sư Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harry Lewis và Marlyn McGrath tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng John A. Paulson của Harvard.
Ít nhất là bây giờ.
Wood và nhóm của ông đã thiết kế chiếc máy bơm này để giải quyết một thách thức lớn trong chế tạo robot mềm – làm thế nào để thay thế các bộ phận nguồn cứng và cồng kềnh truyền thống bằng các bộ phận thay thế mềm.
Trong nhiều năm qua, Phòng thí nghiệm Robot vi mô của Wood tại SEAS đã phát triển các phần mềm tương tự của các bộ phận robot cứng truyền thống, bao gồm van và cảm biến. Trong các hệ thống robot điều khiển bằng chất lỏng, máy bơm điều khiển áp suất hoặc dòng chảy của chất lỏng cung cấp năng lượng cho chuyển động của robot. Hầu hết các máy bơm hiện nay dành cho robot mềm đều quá lớn và cứng để lắp vào máy bay, không đủ mạnh để truyền động hoặc chỉ hoạt động với các chất lỏng cụ thể.
Nhóm của Wood đã phát triển một máy bơm nhỏ gọn, mềm với lưu lượng áp suất có thể điều chỉnh, đủ linh hoạt để bơm nhiều loại chất lỏng có độ nhớt khác nhau, bao gồm rượu gin, nước trái cây và nước cốt dừa, đồng thời đủ mạnh để cung cấp năng lượng cho các thiết bị xúc giác mềm và ngón tay robot mềm.
Kích thước, công suất và tính linh hoạt của máy bơm mở ra nhiều khả năng cho robot mềm trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm xử lý thực phẩm, sản xuất và trị liệu y sinh.
Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Science Robotics.
Máy bơm nhu động được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Những máy đơn giản này sử dụng động cơ để nén một ống mềm, tạo ra sự chênh lệch áp suất đẩy chất lỏng đi qua ống. Những loại máy bơm này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng y sinh vì chất lỏng không chạm vào bất kỳ bộ phận nào của máy bơm.
Tác giả đầu tiên Siyi Xu, cựu sinh viên tốt nghiệp tại SEAS và hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ cho biết: “Máy bơm nhu động có thể cung cấp chất lỏng với nhiều độ nhớt, huyền phù chất lỏng dạng hạt hoặc chất lỏng như máu, vốn là thách thức đối với các loại máy bơm khác”. trong phòng thí nghiệm của Wood.
Dựa trên nghiên cứu trước đó, Xu và nhóm nghiên cứu đã thiết kế các bộ truyền động đàn hồi điện môi (DEA) chạy bằng điện để hoạt động như động cơ và con lăn của máy bơm. Những bộ truyền động mềm này có mật độ năng lượng cực cao, nhẹ và có thể chạy hàng trăm nghìn chu kỳ.
Nhóm đã thiết kế một dãy DEA phối hợp với nhau, nén kênh có kích thước milimet theo trình tự được lập trình để tạo ra sóng áp suất.
Kết quả là một máy bơm có kích thước centimet đủ nhỏ để lắp vào một robot mềm nhỏ và đủ mạnh để điều khiển chuyển động với áp suất, tốc độ dòng chảy và hướng dòng chảy có thể kiểm soát được.
Xu cho biết: “Chúng tôi cũng chứng minh rằng chúng tôi có thể chủ động điều chỉnh đầu ra từ dòng chảy liên tục đến giọt nước bằng cách thay đổi điện áp đầu vào và điện trở đầu ra, trong trường hợp của chúng tôi là đường kính của kim cùn”. “Khả năng này có thể cho phép máy bơm trở nên hữu ích không chỉ cho robot mà còn cho các ứng dụng vi lỏng”.
Wood cho biết: “Phần lớn các robot mềm đều chứa các bộ phận cứng ở đâu đó dọc theo hệ thống truyền động của chúng”. "Chủ đề này bắt đầu như một nỗ lực nhằm thay thế một trong những bộ phận quan trọng đó, máy bơm, bằng một thiết bị mềm thay thế. Nhưng trong quá trình thực hiện, chúng tôi nhận ra rằng máy bơm mềm nhỏ gọn có thể có tiện ích lớn hơn nhiều, chẳng hạn như trong môi trường y sinh để phân phối thuốc hoặc cấy ghép. thiết bị trị liệu."
Tin tức đáng kinh ngạc này?
Có hoặc Không ✍️
