Крылья робота-бабочки привели в движение микронасосом на жидком металле — видео
В Бристольском университете изобрели насос с поршнем из жидкого металла. Об этой остроумной разработке инженеры рассказали на страницах Nature Communications.
Для демонстрации ее разнообразных возможностей построили три экспериментальных прототипа: крылья робота-бабочки, браслет, меняющий цвет, и тактильную накладку на палец, соединенную с регулируемым браслетом на запястье, который сжимается, имитируя естественные осязательные ощущения.
Само по себе использование насосов в роли приводов или переключающих элементов не стало открытием, но традиционно эти технологии полагаются на громоздкие компрессоры или жесткие насосы, что ограничивает мобильность и гибкость применений. Новинка размером с горошину работает на жидком металле, который преобразует электрическую энергию в движение жидкости.
«Это действительно прорывная разработка, которая преодолевает ограничения, связанные с жесткостью и громоздкостью, и предлагает нечто миниатюрное, портативное и гораздо лучше адаптируемое. Насос можно эффективнее применять как в уже существующих областях — например, в микрофлюидных системах „лаборатория-на-чипе“ для диагностики заболеваний, — так и в новых: от микронасосов для роботизированной одежды до крошечных приводов для отбора проб окружающей среды. Возможности поистине безграничны», — говорит ведущий автор исследования Саба Фирузния из Лаборатории мягкой робототехники Бристольского университета.
Магнитогидродинамический насос на жидком металле (liquid-metal magnetohydrodynamic — LIMA) весит всего 0,2 г и работает при напряжении менее 0,1 В, но при этом потенциально превосходит применяющиеся в мягкой робототехнике аналогичные узлы и даже некоторые насосы промышленного назначения.
Инновационный насос представляет собой капельку сплава галлия в трубочке, заполненной электролитом и помещенной в магнитное поле. Когда через раствор пропускают ток, возникает сила Лоренца, которая заставляет каплю двигаться вперед и назад, вытесняя окружающую жидкость и порождая нагнетающий эффект.
«В отличие от обычных мягких насосов, которым для работы нужны громоздкие, жесткие или высоковольтные компоненты, LIMA использует внутренние свойства жидкого металла — отличную электропроводность, высокое поверхностное натяжение, деформируемость и низкое сопротивление движению. Эти свойства позволяют насосу вырабатывать достаточное давление и поток для движения мягкого робота от напряжения от милливольт до долей вольта», — объясняет Фирузния.
Поскольку насос может передавать не только гидравлическую, но и химическую энергию, а также информационные сигналы через мягкие флюидные сети, он обладает мощным интеграционным потенциалом и открывает путь к созданию более портативных, автономных и многофункциональных мягких роботов.
«LIMA выступает в роли мягкого компактного „сердца“ для робототехнических систем, объединяя в одной низковольтной платформе нагнетание, передачу сигналов и транспортировку энергии. Дальнейшие исследования уже ведутся, чтобы развить технологию и выяснить, как она может помочь в самых разных ситуациях — от „умных“ бинтов до съедобных роботов», — добавил профессор Джонатан Росситер, руководивший исследованием.
