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夏季最热的饮料可能是 SEAS-colada。制作它需要以下材料:杜松子酒、菠萝汁、椰奶和基于介电弹性体致动器的软蠕动泵。不幸的是,最后一个组件只能在哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的 Harry Lewis 和 Marlyn McGrath 工程与应用科学教授 Robert Wood 的实验室中找到。

最起码到现在。

伍德和他的团队设计这种泵是为了解决软机器人领域的一个重大挑战——如何用柔软的替代品取代传统上笨重而刚性的动力部件。

过去几年,伍德在 SEAS 的微型机器人实验室一直在开发传统刚性机器人部件(包括阀门和传感器)的软类似物。在流体驱动的机器人系统中,泵控制为机器人运动提供动力的液体的压力或流量。目前用于软机器人的大多数泵要么太大太硬,无法安装在机器人上,要么功率不足以驱动,要么只能使用特定流体。

伍德的团队开发出一种紧凑、软泵,它具有可调节的压力流量,用途广泛,可泵送各种不同粘度的液体,包括杜松子酒、果汁和椰奶,并且功率强大,可为软触觉设备和软机器人手指提供动力。

该泵的尺寸、功率和多功能性为软机器人在各种应用领域开辟了一系列可能性,包括食品处理、制造和生物医学治疗。

该项研究最近发表在《科学机器人》杂志上。

蠕动泵在工业中应用广泛。这些简单的机器使用电机压缩柔性管,产生压差,迫使液体通过管子。这类泵在生物医学应用中特别有用,因为流体不会接触泵本身的任何组件。

“蠕动泵可以输送各种粘度的液体、颗粒-液体悬浮液或血液等液体,这对于其他类型的泵来说是一个挑战,”第一作者、SEAS 前研究生、现任 Wood 实验室博士后研究员 Siyi Xu 说道。

在之前研究的基础上,徐教授及其团队设计了电动介电弹性体致动器 (DEA),作为泵的电机和滚轮。这些软致动器具有超高功率密度、重量轻,并且可以运行数十万次。

该团队设计了一系列相互协调的 DEA,按照编程的顺序压缩毫米大小的通道以产生压力波。

最终的结果是一个厘米大小的泵,小到可以安装在小型软机器人上,并且功率足够大以驱动运动,具有可控的压力、流速和流向。

“我们还证明了,我们可以通过改变输入电压和出口阻力(在我们的例子中是钝针的直径)来主动调整从连续流到液滴的输出,”徐说。“这种能力可能使该泵不仅适用于机器人,还适用于微流体应用。”

“大多数软机器人的传动系统都包含刚性部件,”伍德说。“这个课题的初衷是试图用软质替代品替换其中一个关键部件——泵。但在此过程中,我们意识到紧凑型软泵可能具有更大的实用性,例如在生物医学环境中用于药物输送或植入式治疗设备。”

这真是令人难以置信的消息?

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