Разработан новый тип питания мягких роботов

Сконструированный механизм преобразует воду в пар и создает внутреннее давление, которое приводит в движение мягкие, гибкие структуры. Рассказываем подробнее про особенности перспективного изобретения.

Мягкий робот ползает по стволу дерева. Он приводится в действие четырьмя электрическими мягкими приводами с фазовым переходом жидкости в газ, которые используют воду в качестве рабочего вещества.

Источник: Diogo Fonseca / techxplore.com

Ученые из Университета Коимбры создали новый фазовый переходный мягкий актуатор, предназначенный для питания электрических мягких роботов, которым требуется высокая сила и точность движений. Уникальность изобретения заключается в применении фазового перехода жидкости в газ для создания механического движения простым, масштабируемым и необычайно мощным способом, пишет Tech Xplore.

Традиционные актуаторы зависят от сложной пневмонической системы, дорогих специализированных материалов либо требуют высоких напряжений. Созданное устройство основывается на процессе кипения: миниатюрный встроенный нагреватель производит пар из воды, формирующий необходимое давление, которое активирует мягкие, подвижные элементы конструкции. Такой подход позволяет устройству функционировать при напряжении всего 24 В, развивать усилие больше 50 Н и демонстрировать скорость изменения давления до 100 кПа/с.

Тестирование показало значительное превосходство водяных актуаторов над существующими аналогами: устройство демонстрирует скорость деформации до 16,6% в секунду и сохраняет стабильность даже после тысяч циклов эксплуатации.

Конструкция и покомпонентное изображение линейных и изгибающих приводов с гибким нагревательным элементом.

Источник: Robotics and AI Group at the University of Coimbra

Основополагающий аспект разработки — модульная структура. Отделяя нагревательные спирали, резервуар с жидкостью и внешний корпус, ученые обеспечили возможность адаптации конструкции для различных видов перемещений: линейных, изгибающих и комбинированных. Для изготовления актуаторов применялись доступные методы производства, включая 3D-печать и формовку. Хотя конструкция выглядит простой, она основана на сложных инженерных расчетах.

Разработанные прототипы показывают не только техническую осуществимость идеи, но и указывают на перспективу появления целого поколения новых мягких роботов, обладающих высокой экономичностью, безопасностью и способностью эффективно действовать в естественной среде без внешних компрессоров и потенциально опасных компонентов.

Взгляд в будущее предполагает следующие возможные усовершенствования: уменьшение габаритов устройств для оптимизации теплоотвода, адаптация к работе при увеличенных показателях давления и внедрение улучшенных механизмов преднатяжения компонентов. Уже сейчас предлагаемая технология обеспечивает прочную базу для разработчиков, желающих создавать эффективные решения без опасностей, связанных с высоким напряжением.

Тем временем в Китае гуманоидный робот заступил на службу в полицию.