Инженеры разработали низковольтный насос для перекачки жидкого металла, предназначенный для портативных мягких роботов и носимых систем.
Инженеры Бристольского университета разработали жидкометаллический насос размером с горошину, который может заменить громоздкие компрессоры в мягких роботах и носимых устройствах, потенциально сделав будущие системы легче, портативнее и гибче.
Новый насос, получивший название жидкометаллического магнитогидродинамического насоса (LIMA-насос), весит всего 0,2 грамма и работает при напряжении менее 0,1 вольта. Исследователи утверждают, что эта технология может обеспечить энергией мягкие роботизированные системы, от роботизированных ног и носимых тактильных устройств до медицинских инструментов и интерфейсов виртуальной реальности.
Современные мягкие роботы, как правило, используют жесткие насосы или большие пневматические системы, которые ограничивают их подвижность и мобильность. Бристольская команда разработала насос LIMA, чтобы преодолеть эти ограничения, используя жидкий металл для преобразования электрической энергии в движение жидкости.
Для демонстрации технологии исследователи создали роботизированные крылья бабочки, браслет, меняющий цвет, и тактильный мешочек на кончике пальца, соединенный с браслетом на запястье, который сжимается, имитируя тактильные ощущения.
Маленький насос, гигантский скачок
Принцип работы насоса заключается в перемещении капель жидкого металла через магнитное поле. Когда через капли протекает электрический ток, он создает силу Лоренца, которая толкает металл вперед и назад, создавая эффект перекачивания внутри системы.
Исследователи заявили, что высокая проводимость, деформируемость и низкое сопротивление движению жидкого металла позволяют устройству функционировать при чрезвычайно низких напряжениях, обеспечивая при этом полезное давление и расход.
«Это действительно захватывающая разработка, которая преодолевает существующие барьеры, связанные с жесткостью и громоздкостью, и предлагает нечто миниатюрное, портативное и более адаптируемое», — сказала Саба Фирузния, научный сотрудник Лаборатории мягкой робототехники Бристольского университета.
«Эти улучшенные характеристики означают, что его можно с большей эффективностью использовать в существующих областях, таких как устройства «лаборатория на чипе» для диагностики заболеваний, а также в новых, от микронасосов для роботизированной одежды до крошечных приводов для отбора проб окружающей среды. Возможности поистине безграничны».
Исследователи полагают, что компактная система может помочь ускорить разработку автономных мягких роботов и адаптивных носимых технологий, требующих легких бортовых насосных систем.
Носимые устройства становятся мягче
В отличие от обычных гибких насосов, которые часто используют громоздкое или высоковольтное оборудование, насос LIMA объединяет передачу энергии, движение жидкости и передачу сигналов в единую гибкую платформу.
«В отличие от обычных мягких насосов, которые часто используют громоздкие, жесткие или высоковольтные компоненты, LIMA использует присущие жидкому металлу свойства», — пояснил Фирузния.
Исследователи заявили, что насос может передавать не только гидравлическую энергию, но и химическую энергию, а также информационные сигналы через мягкие жидкостные сети, что расширяет его потенциал для интеграции в многофункциональные роботизированные системы.
Джонатан Росситер, профессор робототехники Бристольского университета и соавтор исследования, описал эту технологию как компактное «сердце» для будущих роботизированных систем.
«Крайне важно, что насос LIMA выступает в роли мягкого, компактного «сердца» для роботизированных систем, объединяя функции перекачивания, передачи сигналов и энергии в единой низковольтной платформе», — сказал Росситер.
В настоящее время исследователи изучают дополнительные области применения этой технологии, включая «умные» повязки, роботизированную одежду и съедобных роботов.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Sourse: interestingengineering.com
