2022. 07. 23. - 08:00
Mesterséges intelligencia - Szívet ad a puha robotoknak az új technológia
Hidrodinamikai és mágneses erőket használtak fel a kutatók egy gumiszerű, deformálható szivattyú meghajtására, mely képes a robotokat keringési rendszerrel ellátni.
Puha robotok esetében a „szívként” működő, elektronikus hajtású szivattyúk annyira terjedelmesek és merevek, hogy eddig le kellett választani azokat a robot testéről – az elválasztás miatt energiát veszíthet a szerkezet és a robotok kevésbé voltak hatékonyak.
A közelmúltban azonban a Cornell Egyetem kutatói az Egyesült Államok Hadseregének Kutatólaboratóriumával együttműködve hidrodinamikai és mágneses erők kihasználásával megalkottak egy gumiszerű, deformálható szivattyút, amely lágy robotokat képes keringési rendszerrel ellátni - gyakorlatilag az állatok biológiáját utánozva.
„Ezek az elosztott lágy pumpák sokkal inkább az emberi szívek és artériák mintájára működnek - mondta Rob Shepherd, a Cornell-csapat vezetője, a College of Engineering mechanikai és repülőgépmérnöki professzora. – Hoztunk már létre robotvért, amit a mi csoportunk tett közzé, s mostmár robotszív is van. A kettő kombinációjából élethűbb gépek válnak” – tette hozzá.
A kutatók a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban jelentették meg érdekfeszítő tanulmányukat, a cikk vezető szerzője Yoav Matia posztdoktor kutató volt, Hyeon Seok An posztdoktori kutató szintén közreműködött a megírásában. Olvasd el: Gepárd ihlette a leggyorsabb lágy robotot
Mesterséges intelligencia - Szívet ad a puha robotoknak az új technológia
A Shepherd's Organic Robotics Laboratórium korábban több dologra használt puha anyagból készült kompozitokat, a nyújtható érzékelő „bőrtől” kezvde az égésvezérelt Braille-kijelzőkön át a sportteljesítményt figyelő ruházatig. Alkalmazta azonban azt a lágy robotok menázsiájára is, amelyek képesek sétálni, kúszni, úszni és izzadni.
A laboratórium számos alkotása jelent gyakorlati alkalmazást a betegellátás és a rehabilitáció területén.
Az állatokhoz hasonlóan a puha robotoknak is keringési rendszerre van szükségük az energia tárolására, valamint a függelékeik és a mozgásuk energiaellátására, ahhoz, hogy összetett feladatokat hajthassanak végre.
Az új elasztomer szivattyú puha szilikon csőből áll, amely huzaltekercsekkel – úgynevezett mágnestekercsekkel – láttak el. Ezek a külseje körül helyezkednek el.
A tekercsek közötti rések lehetővé teszik a cső meghajlását és megnyúlását. A cső belsejében egy szilárd magmágnes található, melyet magnetorheológiai folyadék vesz körül – egy folyadék, ami mágneses tér hatására megmerevedik – ez a magot középen tartja és kulcsfontosságú tömítést hoz létre. Olvasd el: Árnyékok segítenek a robotoknak megérteni az emberi érintést
A mágneses mező-alkalmazás mikéntjétől függően, a magmágnes előre-hátra mozgatható, hasonlóan egy úszó dugattyúhoz, hogy a folyadékokat – például vizet és az alacsony viszkozitású olajokat – folyamatos erővel és elakadás nélkül előre tolja.
„Más lágy szivattyúkhoz képest százszoros nyomáson és áramlási sebességen dolgozunk - mondta Shepherd, aki a cikk vezető szerzőjeként dolgozott Nathan Lazarusszal, az amerikai hadsereg kutatólaboratóriumának munkatársával. - A kemény szivattyúkkal szemben még mindig nagyjából 10-szer alacsonyabb a teljesítményünk. Vagyis, a nagyon viszkózus olajokat nem tudjuk nagyon nagy áramlási sebesség mellett nyomni”.
A kutatók kísérletet végeztek annak bizonyítására, hogy a szivattyúrendszer képes fenntartani a folyamatos teljesítményt nagy deformációk esetén is, s nyomon követték a teljesítményparamétereket, így a jövőbeli eljárások testreszabhatók a különböző típusú robotokhoz.
„Fontosnak tartottuk, hogy a szivattyú minden paraméteréhez legyenek méretezési összefüggések, mert amikor valami újat tervezünk, különböző csőátmérőkkel és különböző hosszúságokkal, tudjuk, hogyan kell a szivattyút a kívánt teljesítményre hangolni” – mondta Shepherd.
L.A.
