I ricercatori della John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) di Harvard hanno sviluppato valvole morbide ad azionamento elettrico in grado di controllare attuatori morbidi idraulici. Secondo il team, queste valvole potrebbero essere applicate in dispositivi di assistenza e terapeutici, pinze morbide, robot morbidi di ispirazione biologica, robot chirurgici e molto altro.
Sfida di costruire robot morbidi
I ricercatori hanno ancora difficoltà a costruire robot completamente morbidi perché richiedono molti componenti per alimentare i dispositivi e questi dispositivi sono rigidi. I robot morbidi guidati da fluidi in pressione aprono nuove opportunità di interazione con oggetti delicati, cosa che i robot rigidi tradizionali non possono fare. Ecco perché il nuovo sviluppo è così cruciale.
La ricerca è stata pubblicata negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS) . È stato sostenuto dalla National Science Foundation e dalla National Robotic Initiative.
Robert J. Wood è un professore di ingegneria e scienze applicate di Harry Lewis e Marlyn McGrath presso SEAS e autore senior della ricerca.
“I rigidi sistemi di regolazione odierni limitano notevolmente l’adattabilità e la mobilità dei robot morbidi a guida fluida”, ha affermato Wood. “Qui, abbiamo sviluppato valvole morbide e leggere per controllare attuatori idraulici morbidi che aprono possibilità di controlli morbidi a bordo per futuri robot morbidi fluidi”.
Valvole morbide
Sebbene le valvole morbide siano in circolazione da un po’, nessuna deve ancora raggiungere la pressione o le portate richieste per gli attuatori idraulici esistenti. Per ovviare a questo problema, il team ha sviluppato nuovi attuatori elastomerici dielettrici dinamici alimentati elettricamente, o DEA. Con una densità di potenza ultra elevata e leggeri, questi attuatori morbidi possono funzionare per centinaia di migliaia di cicli.
Il team ha quindi combinato i nuovi attuatori in elastomero dielettrico con un canale morbido, creando una valvola morbida per il controllo fluidico.
Siyi Xu è uno studente laureato presso SEAS e il primo autore del documento.
“Queste valvole morbide hanno un tempo di risposta rapido e sono in grado di controllare la pressione del fluido e le portate che soddisfano le esigenze degli attuatori idraulici”, ha affermato Xu. “Queste valvole ci offrono un controllo rapido e potente di attuatori idraulici macro e su piccola scala con un volume interno che va da centinaia di microlitri a decine di millilitri”.
I ricercatori hanno utilizzato le valvole morbide DEA per dimostrare il controllo di attuatori idraulici di diversi volumi. Sono stati in grado di ottenere il controllo indipendente di più attuatori alimentati da un’unica fonte di pressione.
“Questa valvola DEA compatta e leggera è in grado di eseguire un controllo elettrico senza precedenti di attuatori idraulici, mostrando il potenziale per il futuro controllo del movimento a bordo di robot a fluido morbido”, ha affermato Xu.
Altri coautori della ricerca includevano Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun e Kaitlyn Becker.
