Американці створили керований пором роботекстиль

Американські інженери розробили роботекстиль, формою якого можна управляти за допомогою зміни обсягу окремих модулів-актуаторів, з яких він складається. В основі лежить процес випаровування при нагріванні і процес конденсації при охолодженні рідини. Винахід може застосовуватися для створення медичних пристроїв, необхідних, наприклад, для проведення механотерапії йдеться в статті, опублікованій в журналі

М'які роботи і носимі м'які пристрої з текстилю завдяки безпечній взаємодії з оточенням і людиною відмінно підходять для медичного застосування - наприклад, для реабілітаційної механотерапії. При цьому більшість цих пристроїв містить у своїй конструкції пневматичні або гідравлічні актуатори, для роботи яких необхідна наявність насосів, клапанів і трубопроводів. Це додаткове обладнання збільшує вагу конструкції і знижує мобільність, тому інженери працюють і над альтернативними конструкціями актуаторів.

Американські інженери на чолі з Конором Волшем (Conor Walsh) і Ванессою Санчез (Vanessa Sanchez) з Інституту біоінженерії Вісса Гарвардського університету розробили м'який роботизований текстиль, форму якого можна змінювати за допомогою актуаторів, заснованих на фазовому переході рідина-пар і оснащених системою управління зі зворотним зв'язком.

Роботкань складається з декількох основних шарів і являє собою матрицю з окремих запаяних модулів, які виконують функції актуаторів. Всередині кожної комірки знаходиться речовина 1-метоксигептафторпропан - негорюча і малотоксична рідина з температурою кипіння близько 34 градусів Цельсія при нормальному атмосферному тиску. При нагріванні рідини за допомогою вбудованого в модуль нагрівача відбувається її випаровування. Розширюваний пар розширює модуль. Після відключення нагрівача і зниження температури до кімнатної пар конденсується, а комірка зменшується до початкового стану.

Тиск всередині модулів відстежується за допомогою вбудованих сенсорів і в разі необхідності через пропорційно-інтегральний регулятор потужність нагрівача змінюється. Така система дозволяє реагувати на зміни зовнішньої температури, компенсуючи її вплив на актуатор.

Кожна комірка складається з трьох основних шарів: шару з сенсором тиску, що являє собою конденсатор з електродами з текстилю, шару з нагрівальним елементом і мембрани між ними.

При виготовленні шару з нагрівачем проводить нейлон, покритий сріблом, приклеюється до підкладки з нейлона, покритої термопластичним поліуретаном. Після цього лазер формує з провідного текстилю схему нагрівальних елементів матриці майбутніх модулів. Потім всі елементи шару з нагрівачем скріплюються за допомогою термопресу. Шар з ємнісними датчиками тиску виготовляється схожим чином. Потім всі шари з нанесеними з зовнішнього боку керуючими електродами споюються разом по периметру комірок, заповнюються рідиною за допомогою шприца і остаточно герметизуються.

В якості основної області застосування розробки інженери називають медицину. Гнучкість, легкість і модульність конструкції дозволяють виготовляти носимі пристрої необхідної форми. Зокрема, з роботекстиля можна створювати пристрої для механотерапії та реабілітації пацієнтів, або розумні програмовані подушки для інвалідів-візочників. Можливо також, що новий роботекстиль знайде застосування в індустрії моди і високотехнологічного одягу.

Нещодавно ми розповідали про розробку пневматичного актуатора для м'яких роботів, на основі якого інженери створили робомедузу, здатну пересуватися швидше деяких справжніх медуз.