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可變形泵是軟性機器人動力的解方

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科技產業資訊室 - 王宣智 發表於 2022年8月3日
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圖、可變形泵是軟性機器人動力的解方

美國康乃爾大學和美國陸軍實驗室合作研究,運用流體動力和磁力驅動一個彈性、可變形的泵,提供軟性機器人循環系統的動力,研究成果已發表在美國國家科學院院刊(PNAS)上。
 
就像人類需要心臟提供循環系統能力,透過血液系統中攜帶來的能量,來幫助人類完成或執行日常的任務。軟性機器人是否也可以採用類似的概念完成循環動力的設計呢?研究人員參考了動物生物學思考,在完成機器人血液的研究後,即投入循環系統的動力的設計。模仿血液循環系統的概念,透過分散式的軟性泵,提供流體動力,就像人類的心臟和動脈的功能一樣。
 
研究人員試著組建軟性機器人的循環系統,透過機器人的循環系統儲存能量並驅動其附肢的運動,以讓機器人可以完成一系列複雜的任務。
 
可變形軟性泵是一個由矽膠管和外部的螺旋管組成,並允許管彎曲和拉伸,可長時間維持運動性能。管內是一個被磁流體包圍的實心磁體,可以順著管子往復運動。根據磁場的施加方式,實心磁鐵可以前後移動,就像浮動活塞一樣,以連續的力向前推動流體。
 
康乃爾大學發表的可變形軟性泵,其工作壓力和流量是其它軟性泵的 100 倍,在性能上有著明顯的提升。但是,可變形軟性泵的總合能效僅為傳統的硬性泵的十分之一,換言之,可變形軟性泵現今仍無法以高流速驅動高粘稠流體物質。
 
研究人員還在進行實驗,以驗證可變形泵系統能否在大變形的情況下維持運作效能,追縱相關的效能參數,以作為未來設計不同類型客製化機器人時,提供設計參考。(589字;圖1)
 

參考資料:
Magnetohydrodynamic levitation for high-performance flexible pumps. PNAS,2022/7/11
Robot Hearts: Enhancing Soft Robotics with Deformable Pumps. AZO Robotics,2022//7/18
Deformable pump gives soft robots a heart. WEVOLVER,2022/7/29
 
 
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