Mjuka robotar har en klar fördel framför sina stela förfäder:de kan anpassa sig till komplexa miljöer, hantera ömtåliga föremål och interagera säkert med människor. Tillverkad av silikon, gummi eller andra töjbara polymerer, de är idealiska för användning i rehabiliteringsexoskelett och robotkläder. Mjuka bioinspirerade robotar skulle en dag kunna användas för att utforska avlägsna eller farliga miljöer.

De flesta mjuka robotar manövreras av stela, bullriga pumpar som trycker in vätskor i maskinernas rörliga delar. Eftersom de är anslutna till dessa skrymmande pumpar med rör, dessa robotar har begränsad autonomi och är i bästa fall besvärliga att bära.

Klippning av mjuka robotars tjuder

Forskare vid EPFL:s Soft Transducers Laboratory (LMTS) och Laboratory of Intelligent Systems (LIS), i samarbete med forskare vid Shibaura Institute of Technology i Tokyo, Japan, har utvecklat den första helt mjuka pumpen – även elektroderna är flexibla. Väger bara ett gram, pumpen är helt tyst och förbrukar väldigt lite ström, som den får från en 2 cm gånger 2 cm krets som inkluderar ett uppladdningsbart batteri. "Om vi ​​vill aktivera större robotar, vi kopplar ihop flera pumpar, " säger Herbert Shea, direktören för LMTS.

Den här innovativa pumpen kan befria mjuka robotar från sina tjuder. "Vi betraktar detta som ett paradigmskifte inom området mjuk robotik, ", tillägger Shea. Forskarna har precis publicerat en artikel om deras arbete i Natur .

Mjuka pumpar kan också användas för att cirkulera vätskor i tunna flexibla rör inbäddade i smarta kläder, vilket leder till plagg som aktivt kan kyla eller värma olika delar av kroppen. Det skulle möta kirurgernas behov, idrottare och piloter, till exempel.

Hur fungerar det?

Den mjuka och töjbara pumpen är baserad på den fysiska mekanism som används idag för att cirkulera kylvätskan i system som superdatorer. Pumpen har en rörformad kanal, 1 mm i diameter, inuti vilken rader av elektroder är tryckta. Pumpen är fylld med en dielektrisk vätska. När en spänning appliceras, elektroner hoppar från elektroderna till vätskan, ger några av molekylerna en elektrisk laddning. Dessa molekyler attraheras sedan till andra elektroder, dra längs resten av vätskan genom röret med dem. "Vi kan påskynda flödet genom att justera det elektriska fältet, ändå är det helt tyst, " säger Vito Cacucciolo, en post-doc vid LMTS och huvudförfattaren till studien.

Utveckla konstgjorda muskler i Japan

Forskarna har framgångsrikt implanterat sin pump i en typ av robotfinger som ofta används i mjuka robotlabb. De samarbetar nu med Koichi Suzumoris laboratorium i Japan, som utvecklar vätskedrivna konstgjorda muskler och flexibla exoskelett.

EPFL-teamet har även utrustat en tyghandske med rör och visat att det är möjligt att värma eller kyla delar av handsken efter önskemål med hjälp av pumpen. "Det fungerar lite som ditt hemvärme- och kylsystem, " säger Cacucciolo. Denna ansökan har redan väckt intresse från ett antal företag.