Các nhà nghiên cứu phát triển thành phần còn thiếu trong hàng dệt robot

Trong nhiều năm, khó khăn với rô-bốt mềm là rất nhiều trong số đó yêu cầu một số loại máy bơm mà cho đến nay, chỉ có sẵn ở dạng thông thường hơn, không thể đeo được. Các cảm biến, bộ truyền động cũng như các thiết bị tạo và lưu trữ năng lượng đều đã được phát triển ở dạng sợi mềm có thể dệt liền mạch vào quần áo. Tuy nhiên, các máy bơm mềm đã được phát triển thiếu năng lượng chất lỏng để làm cho chúng thực sự hữu ích và không được chế tạo dưới dạng sợi.

Báo cáo phát hiện của họ trong Khoa học, Michael Smith, Vito Cacciolo và Herbert Shea tại École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ở Thụy Sĩ đã phát triển một máy bơm thủy lực mềm không chỉ đánh bại công suất chất lỏng đạt được trước đây gấp XNUMX lần mà còn có dạng sợi.

Shea nói: “Truyền động thủy lực rất thú vị vì nó mềm mại và tuân thủ, đồng thời bạn có thể đặt nó lên thân xe. Ông và các đồng nghiệp của mình chủ yếu được thúc đẩy bởi các mục tiêu dài hạn nhằm phát triển một bộ xương ngoài mềm mại, thoải mái mà ai đó có thể mặc để phục hồi chức năng hoặc hỗ trợ sức mạnh, chẳng hạn, hoặc để giúp một người bị hạn chế khả năng vận động đi lại.

Máy bơm sợi hoạt động dựa trên điện thủy động lực học, một nguyên tắc mà nó chia sẻ với một bơm co giãn mà nhóm của Shea đã trình diễn vào năm 2019. Trong khi máy bơm đó có các điện cực xen kẽ dọc theo bên trong kênh chứa đầy chất lỏng giống như các ngón tay đan vào nhau, thì máy bơm sợi chứa các điện cực dương và âm cuộn quanh bên trong ống chứa đầy chất lỏng. Sự khác biệt tiềm năng giữa các điện cực ion hóa các phân tử trong chất lỏng và tăng tốc chúng lên ống. Khi các phân tử xung quanh bắt kịp với các phân tử bị ion hóa, chất lỏng sẽ dịch chuyển lên ống tạo ra áp suất.

Cơ chế của máy bơm dựa vào các điện cực được giữ cố định ở bên trong ống sao cho có sự tiếp xúc trực tiếp giữa chúng và chất lỏng để chúng có thể bơm điện tích vào đó. Trong khi thử thách, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một lộ trình dễ dàng để đạt được hình học cần thiết bằng cách xoắn vật liệu ống và các điện cực lại với nhau xung quanh một trục gá.

Smith, người đã phát triển hình học cuộn dây, cho biết: “Bất kỳ số liệu nào bạn có thể nghĩ ra để đo lường một máy bơm đều trở nên tốt hơn khi bạn biến nó thành sợi quang với hệ số ít nhất là 10”. Shea giải thích, điều này phần lớn nhờ vào việc bơm liên tục dọc theo ống mà cấu trúc xoắn ốc mang lại, dẫn đến dòng chất lỏng trôi chảy hơn.

Tính đối xứng hình trụ cũng làm giảm trở kháng của chất lỏng, trong khi dây cũng có thể cung cấp sự phân bố trường ion hóa nhiều hơn so với điện cực phẳng. Bước nhảy vọt về năng lượng chất lỏng do thiết bị mang lại là một bất ngờ đáng hoan nghênh đối với các nhà nghiên cứu, vì – như Smith đã chỉ ra – máy bơm rất khó mô phỏng chính xác do tất cả “vật lý kết hợp” có liên quan.

Một cảm giác haptic

Máy bơm vẫn còn một khoảng cách nhỏ so với hiệu quả cần thiết cho một bộ xương ngoài mềm, nhưng các nhà nghiên cứu đã chứng minh mức độ hiệu quả của nó đối với việc tạo ra các kích thích xúc giác – cảm giác chạm vào một vật thể. Cảm giác ù khi gõ trên màn hình cảm ứng là một ví dụ hàng ngày về xúc giác xúc giác, nhưng, như Shea chỉ ra, “rất nhiều cách chúng ta cảm nhận thế giới thực ra là tính dẫn nhiệt.” Trong thế giới ảo, việc tái tạo những trải nghiệm nhiệt này có thể cải thiện cảm giác đắm chìm, nhưng rất khó thực hiện. Các máy bơm sợi quang có thể lưu thông cục bộ chất lỏng được làm lạnh, tạo ra các kích thích xúc giác nhiệt cục bộ mà không cần một loạt các máy bơm và van riêng biệt.

tháng sáu là giáo sư tại Phòng thí nghiệm trọng điểm của Nhà nước về Hệ thống cơ điện tử và năng lượng chất lỏng ở Trung Quốc, người cũng đã nghiên cứu về máy bơm mềm. Mặc dù không tham gia vào nghiên cứu này, nhưng ông mô tả nó là “sự tích hợp hiệu quả giữa hoạt động truyền động và khả năng khâu cho các ứng dụng có thể đeo được”.

Andrew Conn, một chuyên gia về người máy mềm tại Đại học Bristol ở Vương quốc Anh, người cũng không tham gia, mô tả công việc này là “một bước thú vị” hướng tới các công nghệ đeo được thoải mái để hỗ trợ thể chất và điều chỉnh nhiệt. Ông nêu bật phương pháp chế tạo đơn giản, có thể mở rộng quy mô chiều dài của máy bơm sợi được sản xuất. “Điều này sẽ giúp đưa công nghệ này ra khỏi phòng thí nghiệm và đưa vào các ứng dụng thực tế có thể đeo được nhanh hơn nhiều,” ông nói thêm, mặc dù ông cũng chỉ ra rằng điện trường lớn và chất lỏng được bơm chuyên dụng có thể là những hạn chế của thiết kế hiện tại.

Phòng khám dệt may: vải co giãn phù hợp với điện cực ống nano carbon theo dõi tim

Smith trả lời: “Chúng tôi vận hành ở điện áp cao, nhưng mức tiêu thụ điện năng của máy bơm rất khiêm tốn. Ông nói thêm rằng máy bơm sợi quang có thể chạy bằng pin và mang dòng điện thấp hơn bất kỳ ngưỡng an toàn nào đối với sự tương tác của con người.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng máy bơm sợi có thể tạo áp suất cần thiết để khởi động các cơ nhân tạo, tạo ra các kích thích xúc giác nhiệt trong găng tay và tạo ra quần áo làm mát tích cực. Trong tương lai, họ hy vọng sẽ mở rộng lựa chọn chất lỏng mà họ sử dụng, nhưng hiện tại họ chủ yếu tìm cách cải thiện hiệu quả của máy bơm sợi, làm cho chúng dài hơn và đan xen chúng với các sợi hoạt tính khác như cảm biến và bộ truyền động, để có thể một ngày nào đó sẽ tạo ra một bộ xương ngoài mềm mại và thoải mái.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/researchers-develop-the-missing-component-in-robotic-textiles/