Gli ingegneri danno un cuore ai robot morbidi
Un team collaborativo di ricercatori della Cornell e del Laboratorio di ricerca dell’esercito degli Stati Uniti ha utilizzato forze idrodinamiche e magnetiche per azionare una pompa gommosa e deformabile che fornisce ai robot morbidi un sistema circolatorio. Questo sistema imita la biologia degli animali in natura.
Il documento intitolato “Magnetohydrodynamic Levitation for High-Performance Flexible Pumps” è stato pubblicato in Atti della National Academy of Sciences .
Come le macchine
Rob Shepherd è professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso il College of Engineering. Ha guidato il team di ricercatori della Cornell insieme all’autore principale Yoav Matia.
“Queste pompe morbide distribuite funzionano in modo molto più simile ai cuori umani e alle arterie da cui viene erogato il sangue”, ha affermato Shepherd. “Abbiamo avuto sangue di robot che abbiamo pubblicato dal nostro gruppo e ora abbiamo cuori di robot. La combinazione dei due renderà macchine più realistiche”.
L’Organic Robotics Lab guidato da Shepherd in precedenza utilizzava materiali compositi morbidi per progettare un’ampia gamma di tecnologie, come una “pelle” del sensore estensibile e display braille a combustione e abbigliamento che monitora le prestazioni atletiche. Hanno anche sviluppato robot morbidi in grado di camminare, gattonare, nuotare e sudare. Secondo il team, molte di queste creazioni potrebbero essere applicate nei campi della cura dei pazienti e della riabilitazione.
Creazione del sistema circolatorio
I robot morbidi richiedono un sistema circolatorio per immagazzinare energia e alimentare le loro appendici e movimenti, che consentono loro di completare compiti complessi.
La pompa elastomerica di nuova concezione è costituita da un tubo in silicone morbido dotato di bobine di filo chiamate solenoidi. Questi solenoidi sono distanziati attorno all’esterno della pompa elastomerica e gli spazi tra le bobine consentono al tubo di piegarsi e allungarsi. All’interno del tubo c’è un magnete a nucleo solido circondato da fluido magnetoreologico, che si irrigidisce se esposto a un campo magnetico. Ciò mantiene il nucleo centrato e crea un sigillo allo stesso tempo. Applicando il campo magnetico in diversi modi, il nucleo magnetico può essere spostato avanti e indietro per spingere in avanti fluidi come acqua e oli a bassa viscosità con forza continua.
Shepherd è stato co-autore senior della ricerca con Nathan Lazarus del Laboratorio di ricerca dell’esercito degli Stati Uniti.
“Stiamo operando a pressioni e portate che sono 100 volte superiori a quelle che è stato fatto in altre pompe morbide”, ha affermato Shepherd. “Rispetto alle pompe hard, siamo ancora circa 10 volte inferiori in termini di prestazioni. Ciò significa che non possiamo spingere oli molto viscosi a portate molto elevate”.
I ricercatori hanno condotto un esperimento per dimostrare che il sistema di pompaggio può mantenere prestazioni continue in caso di grandi deformazioni. Hanno anche monitorato i parametri delle prestazioni per garantire che le iterazioni future possano essere personalizzate su misura a seconda del robot.
“Abbiamo pensato che fosse importante avere relazioni di scala per tutti i diversi parametri della pompa, in modo che quando progettiamo qualcosa di nuovo, con diametri di tubo diversi e lunghezze diverse, sapessimo come mettere a punto la pompa per le prestazioni che desideriamo, ” ha detto il pastore.
