Миниатюрный насос из жидкого металла решает проблему «сердца» мягких роботов
Исследователи из Бристольского университета разработали инновационную технологию для мягкой робототехники — компактный гидравлический насос LIMA. Устройство размером с горошину и массой всего 0,2 грамма способно обеспечить работу мягких роботов, устраняя необходимость в громоздких компрессорах и жестких механических узлах, которые до сих пор ограничивали мобильность подобных систем.
Преодоление ограничений классической мягкой робототехники
Основная сложность в создании мягких роботов заключается в дисбалансе: сами манипуляторы изготавливаются из гибких и эластичных материалов, однако системы питания для управления движением жидкостей (гидравлические и пневматические насосы) остаются тяжелыми и жесткими. Это вынуждает разработчиков соединять роботов шлангами и кабелями со стационарным оборудованием, что делает невозможным использование устройств в носимой электронике, медицинских имплантатах или поисково-спасательных системах.
Существующие попытки миниатюризации насосов часто требуют высокого напряжения или сложных сборочных процессов, что снижает эффективность. Разработка специалистов из Бристоля — LIMA-насос (Liquid Metal Magnetohydrodynamic Actuator) — позволяет интегрировать систему питания непосредственно в конструкцию мягкого робота, работая при напряжении менее 0,1 вольта.
Принцип работы: электромагнитное управление
В отличие от традиционных насосов с поршнями и механическими клапанами, LIMA использует принципы магнитогидродинамики. Внутри мягкого канала насоса находится капля жидкого металла, под которой расположен неодимовый магнит. При подаче слабого электрического тока возникает сила Лоренца, которая заставляет каплю металла колебаться. Эти движения создают перепады давления, проталкивающие жидкость по системе.
- Отсутствие твердых движущихся деталей: жидкий металл одновременно выступает в роли мотора, поршня и исполнительного механизма.
- Высокая электропроводность: позволяет достигать значительных мощностей при крайне низком рабочем напряжении.
- Стабильность: благодаря высокому поверхностному натяжению капля металла не смешивается с рабочей жидкостью и не изнашивается.
- Энергоэффективность: технология легко интегрируется с компактными аккумуляторами и носимыми устройствами.
Многофункциональность и практическое применение
Смотрите также:
Instagram* расширяет возможности настройки ленты рекомендаций http://kupidonchik.org/instagram-rasshiryaet-vozmozhnosti-nastroyki-lentyi-rekomendatsiy/.
Интересности на тему: Умное украшение для контроля за здоровьем кожи: представлен кулон The Gem
Классные советы в статье "Ответы на Mini Crossword от The New York Times: полный разбор головоломки" здесь.
Помимо нагнетания давления, такие системы могут выполнять роль транспортного узла для доставки химических веществ, лекарственных препаратов или передачи сигналов управления. Исследователи продемонстрировали возможности LIMA на трех прототипах:
- Роботизированная бабочка: легкие крылья приводятся в движение исключительно энергией миниатюрного насоса.
- Умный браслет: устройство меняет цвет, перекачивая жидкость через адаптивные материалы, что открывает перспективы для создания «живой» одежды.
- Тактильный интерфейс: мягкий напальчник, который сжимает кожу пользователя, имитируя прикосновения для систем виртуальной реальности, телеуправления или реабилитации.
Разработка опубликована в научном издании Nature Communications и знаменует переход к созданию полностью автономных мягких роботов, оснащенных компактными и эффективными «сердцами» из жидкого металла.
