М'які роботи отримали повністю м'який електричний насос

Швейцарські та японські інженери створили повністю м'який насос для перекачування діелектричної рідини. Він працює завдяки парам електродів, між якими виникає електричне поле. Електроди іонізують деякі частинки рідини і прискорюють їх, завдяки чому прискорення отримує весь потік, розповідають автори статті в.

Практично всі існуючі серійні роботи та їх прототипи виконані з жорстких компонентів. Навіть якщо зовнішній корпус робота виконаний з м'якого матеріалу, всередині нього все одно зазвичай розташовані жорсткі плати управління, акумулятори та електромотори. Такий пристрій не завжди можна застосовувати в контакті з людиною, а ще це робить конструкцію нестійкою до сильної деформації. Існує також область робототехніки, в якій дослідники займаються розробкою повністю м'яких аналогів необхідних компонентів. Наприклад, вже розроблені м'які мікрофлюїдні логічні схеми, клапани і навіть кільцевий генератор.

Інженери під керівництвом Герберта Ши (Herbert Shea) з Федеральної політехнічної школи Лозанни створили для м'яких роботів насос, в якому не використовуються жорсткі компоненти. Він складається з двох шарів, між якими по центру знаходиться канал для рідини. З боків від каналу розташовуються два електроди, виконаних у вигляді гребінки, причому виступи розташовані зі зміщенням, щоб виступи одного електрода розташовані між виступами іншого електрода.

Насос працює завдяки тому, що при додатку досить великої напруги напруженість електричного поля перевищує певний поріг і починається автоелектронна емісія - випускання електронів з електродів. Ці електрони іонізують деякі частинки рідини. Завдяки тому, що іони отримують негативний заряд, вони починають рухатися під дією електричного поля в бік аноду. Ці рухомі іони діють на сусідні частинки і в підсумку розганяють весь потік.

Інженери створили дві різні конфігурації насоса з різних матеріалів, хоча в якості корпусу в обох варіантах використовується прозорий полідіметилсілоксан. Відмінності між варіантами полягає насамперед у матеріалі електродів: композит з вуглецевими або срібними частинками. Крім того, в прототипах насосів використовувалися різні діелектричні рідини.

Незважаючи на те, що конструкція в обох варіантів однакова, відмінність у матеріалах обумовлює деяку різницю у властивостях, причому як кількісну, так і якісну. Наприклад, вуглецева модифікація дозволяє вибирати напрямок руху рідини тільки на початку роботи, тоді як насос зі срібними електродами дозволяє перемикатися між двома напрямками. Крім того, срібні електроди мають набагато більший ресурс роботи (безліч годин проти 15 хвилин), а також створюють більший тиск (14 кілопаскалів проти 7), але при цьому мають більшу мінімальну робочу напругу (5 кіловольт проти 2,5) і більший час відгуку.

Автори створили на основі насосів кілька прототипів. Один з них демонструє, як відбувається перекачування рідини з одного резервуара в інший. Ще один прототип складається з ємності з рідиною і «пальця» з декількох ємностей. Перекачуючи рідину з великого резервуара в малі насос змушує всю конструкцію згинатися. Нарешті, інженери створили обігрівну рукавичку, яка перекачує рідину від нагрівача на куп'ясті до пензля.

Крім окремих м'яких компонентів вже існують і повністю м'які автономні роботи. Вперше такий пристрій створили в 2016 році інженери з Гарвардського університету. Цей робот-восьминог працює завдяки логічній схемі на мікрофлюїдних каналах і пероксиді водню, що розкладається і створює газ для руху.