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La pompa deformabile che dà ai robot un cuore

I ricercatori della Cornell University hanno dotato i soft robot di un sistema circolatorio con pompe in silicone che aiuterà nel campo medico e riabilitativo

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La Redazione

Nei soft robot, le pompe che fungono da “cuore” erano così rigide e ingombranti che i ricercatori le hanno dovute separare dal corpo. Una separazione che può causare perdite di energia e rendere i bot meno efficienti.

I ricercatori della Cornell University, con il supporto del Laboratorio di ricerca dell’esercito americano, hanno sfruttato le forze idrodinamiche e magnetiche per azionare una pompa deformabile di gomma. La pompa provvede i soft robot di un sistema circolatorio che mima la biologia degli animali.

“Queste pompe morbide funzionano in modo molto simile al cuore umano e alle arterie che trasportano il sangue”. Lo sostiene Rob Shepherd, associate professor di meccanica e ingegneria aerospaziale presso il College of Engineering, che ha guidato il team nella ricerca.

“Il nostro gruppo ha pubblicato sul sangue robotico e ora su un cuore robotico. La combinazione dei due renderà le macchine più realistiche”.

Il team ha pubblicato l’articolo “Magnetohydrodynamic Levitation for High-Performance Flexible Pumps” l’11 luglio in Proceedings of the National Academy of Sciences. L’autore principale è il ricercatore post-dottorato Yoav Matia.

Le potenzialità

Il laboratorio di robotica organica guidato da Sheperd ha già utilizzato materiali compositi morbidi per progettare qualsiasi cosa.

Dalla “pelle” elastica dei sensori agli indumenti che monitorano le prestazioni atletiche, molte delle creazioni del laboratorio potrebbero avere applicazioni pratiche nel campo della cura dei pazienti e della riabilitazione.

I robot morbidi hanno bisogno di un sistema circolatorio per immagazzinare energia e alimentare le appendici per completare compiti complessi.

Il progetto

La nuova pompa elastomerica è costituita da un tubo di silicone morbido dotato di bobine di filo – note come solenoidi – disposte intorno al suo esterno. Gli spazi tra le bobine consentono al tubo di piegarsi e allungarsi.

All’interno del tubo c’è un nucleo magnetico solido circondato da un fluido magnetoreologico: il fluido si irrigidisce quando esposto a un campo magnetico, che mantiene il nucleo centrato e crea un importante sigillo.

A seconda di come viene applicato il campo magnetico, il nucleo magnetico si sposta avanti e indietro per far muovere fluidi come acqua e oli a bassa viscosità con forza continua e senza incepparsi.

Lo stato della ricerca

“Stiamo operando a pressioni e portate 100 volte superiori a quelle raggiunte da altre pompe morbide”, dichiara Shepherd, coautore insieme a Nathan Lazarus del Laboratorio di ricerca dell’esercito degli Stati Uniti.

“Rispetto alle pompe rigide, le prestazioni sono ancora 10 volte inferiori. Ciò significa che non possiamo spingere oli molto viscosi a portate molto elevate”.

I ricercatori hanno condotto un esperimento per dimostrare che il sistema di pompaggio può mantenere una prestazione continua anche in presenza di grandi deformazioni. Hanno poi tracciato i parametri di prestazione in modo che le iterazioni future possano essere personalizzate per diversi tipi di robot.

“Abbiamo pensato che fosse importante avere relazioni di scala per tutti i parametri della pompa. In questo modo quando progetteremo qualcosa, sapremo come mettere a punto la pompa per ottenere le prestazioni desiderate”, ha detto Shepherd.

Ha contribuito alla stesura dell’articolo il ricercatore post-dottorato Hyeon Seok An.

Il Laboratorio di ricerca dell’esercito degli Stati Uniti ha finanziato parte della ricerca.

La pompa deformabile che dà ai robot un cuore - Ultima modifica: 2022-09-07T09:00:00+02:00 da La Redazione
La pompa deformabile che dà ai robot un cuore - Ultima modifica: 2022-09-07T09:00:00+02:00 da La Redazione