مکاترونیک نیوز | قلب رباتیک، تقویت رباتیک نرم با پمپ‌هایی با قابلیت تغییر شکل امکان‌پذیر شد!
قلب نیروگاه بدن است. قلب رباتیک این اطمینان را به وجود می‌آورد که خون پمپاژ شود و جریان می‌یابد تا اکسیژن و مواد مغذی را به سایر اندام‌های حیاتی ارسال کند.
رباتهای نرم نیز برای اطمینان از عملکرد مناسب، به قلب نیاز دارند؛ اما معمولاً این دستگاه‌ها از بدنه ربات نرم جدا می‌شوند که می‌تواند مستعد نشت انرژی باشد و کارایی آن را کاهش دهد.
پژوهش دانشمندان بر روی قلب رباتیک
به تازگی محققان در کورنل و آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش ایالات متحده، قلب‌های رباتیک نرم با یک پمپ الاستومری را توسعه داده‌اند که برای غلبه بر چالش‌های رباتیک نرم مناسب است.
تحقیقات این تیم که در نشریه علمی PNAS منتشر شده است، نحوه استفاده از نیروهای هیدرودینامیکی و مغناطیسی را برای نیرو دادن به یک پمپ نرم که عملکرد قلب انسان و سایر پستانداران را تقلید می کند، مستند کرده است.
راب شپرد، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه کرنل می‌گوید:
«این پمپ‌های نرم توزیع شده بسیار شبیه قلب انسان و شریان‌هایی است که خون از آنها منتقل می‌شود. ما خون رباتی داشتیم که از گروه خود منتشر کردیم و اکنون قلب‌های رباتیک داریم.»
در ادامه شپرد بیان کرد: «ترکیب این دو ماشین‌های واقعی‌تر را می‌سازد.»
همان طور که انسان‌ها برای کمک به عملکرد و انجام وظایف روزانه خود به قلب نیاز دارند، رباتهای نرم به یک سیستم گردش خون فعال برای ذخیره انرژی و حرکت در زایده‌های خود برای انجام یکسری وظایف پیچیده نیاز دارند.
آزمایشگاه رباتیک ارگانیک شپرد تجربه استفاده از مواد نرم را دارد که قبلاً در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند و به توسعه ربات‌هایی کمک کرده‌اند که می‌توانند راه بروند، شنا کنند و حتی عرق کنند.
این تیم با توسعه یک پمپ قابل تغییر شکل نرم که از لوله‌های سیلیکونی و سیم‌پیچ‌های برقی تشکیل شده است، آزمایشی را طراحی کرد تا نشان دهد چگونه سیستم می‌تواند عملکرد طولانی‌مدت را حفظ کند. سولنوئیدها از هم فاصله دارند که به لوله سیلیکونی اجازه می‌دهد تا در اطراف یک هسته جامد که توسط مایع مغناطیسی احاطه شده است، خم و کشیده شود.
هنگامی که پمپ تغییر شکل‌پذیر در معرض میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، سیال اطراف هسته سفت می‌شود تا یک مهر و موم ایجاد کند و هسته جامد را در مرکز قرار دهد. آهنربای هسته قادر است بسته به نحوه اعمال میدان مغناطیسی، مانند پیستون شناور، به جلو و عقب حرکت کند و در عین حال از گیر کردن مایعات را به طور مداوم به جلو هدایت کند.
راب شپرد، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه کرنل می‌گوید:
«ما با فشار و نرخ جریانی کار می‌کنیم که 100 برابر آن چیزی است که در سایر پمپ‌های نرم انجام شده است. در مقایسه با پمپ‌های سخت، ما هنوز حدود 10 برابر عملکرد کمتری داریم. بنابراین این روند به آن معنا است که ما نمی‌توانیم روغن‌های واقعا چسبناک را با سرعت جریان بسیار بالا فشار دهیم.»
این تیم عملکرد سیستم پمپ تغییر شکل‌پذیر ربات قلب را ردیابی کردند و دریافتند که پتانسیل سفارشی کردن قلب وجود دارد تا رباتهای خاصی را برای کارهای خاص مناسب کند.
درواقع می‌توان بیان کرد که این روند به آن معنا است که قلب نرم پتانسیل کاربرد گسترده‌ای دارد که می‌تواند در زمینه‌های پزشکی و بهبودی بیماران و سایر کاربردهای رباتیک نرم از آن برای رباتیک استفاده شود.
راب شپرد، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه کرنل می‌گوید:
«ما فکر می‌کردیم که داشتن روابط مقیاس‌بندی برای همه پارامترهای مختلف پمپ مهم است، به طوری که وقتی چیزی جدید، با قطر لوله‌های مختلف و طول‌های مختلف طراحی می‌کنیم، باید بدانیم چگونه پمپ را برای عملکردی که می‌خواهیم، تنظیم کنیم.»
این کار گام اولیه در توسعه یک پمپ قابل تغییر شکل و قابل دوام است که به عنوان پایه‌ای برای پیشرفت در فناوری پمپ‌های نرم بدون اتصال در آینده عمل می‌کند. این روند می‌تواند دری را به روی رباتیک نرم که مکانیسم‌های بیولوژیکی را تقلید می‌کند، باز کند که می‌تواند شاهد نوآوری گسترده در این زمینه باشد.
راب شپرد، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه کرنل می‌گوید:
«ما خون رباتی داشتیم که از گروه خود منتشر کردیم و اکنون قلب‌های رباتک داریم. ترکیب این دو ماشین‌های واقعی‌تر را می‌سازد.»
خبرنگار: محمد آموت سر
منبع خبر: www.azorobotics.com
