Теперь сотрудничество между исследователями Корнелла и исследовательской лабораторией армии США позволило использовать гидродинамические и магнитные силы для приведения в действие эластичного деформируемого насоса, который может обеспечить мягких роботов системой кровообращения, фактически имитируя биологию животных.

"Эти распределенные мягкие насосы работают гораздо больше как человеческие сердца и артерии, из которых поступает кровь", - сказал Роб Шепард, адъюнкт-профессор механики и аэрокосмической инженерии в инженерном колледже, который возглавлял команду Корнелла. "У нас была кровь робота, которую мы опубликовали в нашей группе, и теперь у нас есть сердца роботов. Сочетание этих двух факторов позволит создать более реалистичные машины".

Статья группы "Магнитогидродинамическая левитация для высокопроизводительных гибких насосов", опубликованная 11 июля в Труды Национальной академии наук. Ведущим автором статьи был постдокторант Йоав Матиа.

Лаборатория органической робототехники Shepherd ранее использовала композитные материалы из мягких материалов для создания всего, от растягивающейся сенсорной "кожи" до дисплеев Брайля с горением и одежды, отслеживающей спортивные результаты, а также зверинца мягких роботов, которые могут ходить, ползать, плавать и потеть. Многие из разработок лаборатории могли бы найти практическое применение в области ухода за пациентами и реабилитации.

Как и животные, мягкие роботы нуждаются в системе кровообращения для накопления энергии и приведения в действие своих придатков и движений для выполнения сложных задач.

Новый эластомерный насос состоит из мягкой силиконовой трубки, снабженной витками проволоки, известными как соленоиды, которые расположены на расстоянии друг от друга снаружи. Зазоры между витками позволяют трубе изгибаться и растягиваться. Внутри трубки находится твердый сердечник магнита, окруженный магнитореологической жидкостью - жидкостью, которая застывает под воздействием магнитного поля, что удерживает сердечник в центре и создает решающее уплотнение. В зависимости от того, как приложено магнитное поле, основной магнит может перемещаться взад и вперед, подобно плавающему поршню, для выталкивания жидкостей, таких как вода и масла с низкой вязкостью, вперед с постоянной силой и без заклинивания.

"Мы работаем при давлениях и скоростях потока, которые в 100 раз превышают те, что были достигнуты в других мягких насосах", - сказал Шепард, который был соавтором статьи вместе с Натаном Лазарусом из Исследовательской лаборатории армии США. "По сравнению с жесткими насосами производительность у нас все еще примерно в 10 раз ниже. Таким образом, это означает, что мы не можем толкать действительно вязкие масла при очень высоких скоростях потока ".

Исследователи провели эксперимент, чтобы продемонстрировать, что насосная система может поддерживать непрерывную производительность при больших деформациях, и они отслеживали параметры производительности, чтобы будущие итерации могли быть адаптированы под различные типы роботов.

"Мы подумали, что важно иметь соотношения масштабирования для всех различных параметров насоса, чтобы, когда мы проектируем что-то новое, с разными диаметрами труб и разной длиной, мы знали, как нам следует настроить насос для достижения желаемой производительности", - сказал Шепард.

Постдокторский исследователь Хен Сок Ан внес свой вклад в эту статью.

Исследование проводилось при поддержке Исследовательской лаборатории армии США.