이 장치는 식품 취급, 제조 및 생의학 치료 분야에서 소프트 로봇 응용 분야 의 문을 엽니다.

여름의 가장 뜨거운 음료는 아마도 SEAS-colada 일 것입니다. 진, 파인애플 주스, 코코넛 밀크, 유전체 엘라스토머 액추에이터 기반의 소프트 연동 펌프 등이 필요합니다. 안타깝게도 마지막 구성 요소는 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences의 Harry Lewis 및 Marlyn McGrath 공학 및 응용 과학 교수인 Robert Wood의 연구실에서만 찾을 수 있습니다.

적어도 지금은.

Wood와 그의 팀은 전통적으로 부피가 크고 단단한 동력 구성 요소를 부드러운 대안으로 대체하는 방법과 같은 소프트 로봇 공학의 주요 과제를 해결하기 위해 펌프를 설계했습니다.

지난 몇 년 동안 SEAS의 Wood’s Microrobotics Lab은 밸브 및 센서를 포함하여 전통적으로 견고한 로봇 구성 요소의 부드러운 유사체를 개발해 왔습니다. 유체 구동 로봇 시스템에서 펌프는 로봇의 움직임에 동력을 공급하는 액체의 압력 또는 흐름을 제어합니다. 오늘날 소프트 로봇 공학에 사용할 수 있는 대부분의 펌프는 너무 크고 단단하여 온보드에 적합하지 않거나 작동하기에 충분히 강력하지 않거나 특정 유체로만 작동합니다.

Wood의 팀은 진, 주스 및 코코넛 밀크를 포함하여 다양한 점도를 가진 다양한 유체를 펌핑할 수 있을 만큼 다재다능하고 부드러운 촉각 장치와 부드러운 로봇 손가락에 전원을 공급할 수 있을 만큼 충분히 강력한 조정 가능한 압력 흐름을 갖춘 작고 부드러운 펌프를 개발했습니다.

펌프의 크기, 성능 및 다재다능함은 식품 취급, 제조, 생의학 치료를 포함한 다양한 응용 분야에서 소프트 로봇의 가능성을 열어줍니다.

이 연구는 최근에 발표되었습니다. 사이언스 로보틱스.

연동 펌프는 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 이 간단한 기계는 모터를 사용하여 유연한 튜브를 압축하여 튜브를 통해 액체를 밀어내는 압력 차이를 생성합니다. 이러한 유형의 펌프는 유체가 펌프 자체의 구성 요소에 닿지 않기 때문에 생물 의학 응용 분야에서 특히 유용합니다.

“연동 펌프는 다양한 점도의 액체, 입자-액체 현탁액 또는 다른 유형의 펌프로는 어려운 혈액과 같은 유체를 전달할 수 있습니다. 우드의 연구실에서

이전 연구를 바탕으로 Xu와 팀은 펌프의 모터 및 롤러 역할을 하는 전기 구동 유전체 탄성체 액추에이터(DEA)를 설계했습니다. 이 소프트 액추에이터는 전력 밀도가 매우 높고 가벼우며 수십만 사이클 동안 실행할 수 있습니다.

팀은 압력파를 생성하기 위해 프로그래밍된 순서로 밀리미터 크기의 채널을 압축하여 서로 조정하는 DEA 어레이를 설계했습니다.

그 결과 작은 소프트 로봇에 장착할 수 있을 만큼 작고 압력, 유속 및 흐름 방향을 제어할 수 있는 움직임을 작동시킬 수 있을 만큼 강력한 센티미터 크기의 펌프가 탄생했습니다.

“우리는 또한 입력 전압과 출구 저항(우리의 경우 무딘 바늘의 직경)을 변경하여 연속 흐름에서 액적까지의 출력을 능동적으로 조정할 수 있음을 시연했습니다.”라고 Xu는 말했습니다. “이 기능을 통해 펌프는 로봇 공학뿐만 ​​아니라 미세 유체 응용 분야에도 유용할 수 있습니다.”

“대부분의 소프트 로봇에는 드라이브 트레인 어딘가에 단단한 구성 요소가 포함되어 있습니다.”라고 Wood는 말했습니다. “이 주제는 핵심 부품 중 하나인 펌프를 부드러운 대안으로 교체하려는 노력으로 시작되었습니다. 그러나 그 과정에서 우리는 소형 소프트 펌프가 예를 들어 약물 전달 또는 이식을 위한 생물 의학 설정에서 훨씬 더 유용할 수 있음을 깨달았습니다. 치료기기.”

이 연구는 Cara M. Nunez와 Mohammad Souri가 공동 저술했습니다. 그것은 보조금 CMMI-1830291에 따라 국립 과학 재단의 지원을 받았습니다.

동영상: https://youtu.be/knC9HJ6K-sU

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230711194443.htm