可变形泵是软性机器人动力的解方
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美国康乃尔大学和美国陆军实验室合作研究,运用流体动力和磁力驱动一个弹性、可变形
的泵,提供软性机器人循环系统的动力,研究成果已发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上
。
就像人类需要心脏提供循环系统能力,透过血液系统中携带来的能量,来帮助人类完成或
执行日常的任务。软性机器人是否也可以采用类似的概念完成循环动力的设计呢?研究人
员参考了动物生物学思考,在完成机器人血液的研究后,即投入循环系统的动力的设计。
模仿血液循环系统的概念,透过分布式的软性泵,提供流体动力,就像人类的心脏和动脉
的功能一样。
研究人员试着组建软性机器人的循环系统,透过机器人的循环系统储存能量并驱动其附肢
的运动,以让机器人可以完成一系列复杂的任务。
可变形软性泵是一个由硅胶管和外部的螺旋管组成,并允许管弯曲和拉伸,可长时间维持
运动性能。管内是一个被磁流体包围的实心磁体,可以顺着管子往复运动。根据磁场的施
加方式,实心磁铁可以前后移动,就像浮动活塞一样,以连续的力向前推动流体。
康乃尔大学发表的可变形软性泵,其工作压力和流量是其它软性泵的 100 倍,在性能上
有着明显的提升。但是,可变形软性泵的总合能效仅为传统的硬性泵的十分之一,换言之
,可变形软性泵现今仍无法以高流速驱动高粘稠流体物质。
研究人员还在进行实验,以验证可变形泵系统能否在大变形的情况下维持运作效能,追纵
相关的效能参数,以作为未来设计不同类型客制化机器人时,提供设计参考。