La pompe alimente des robots mous et prépare des cocktails
Le dispositif ouvre la voie à des applications de robotique douce dans la manipulation des aliments, la fabrication et la thérapeutique biomédicale
La boisson la plus chaude de l'été pourrait être la SEAS-colada. Voici ce qu'il vous faut pour la préparer : du gin, du jus d'ananas, du lait de coco et une pompe péristaltique souple basée sur un actionneur à élastomère diélectrique. Malheureusement, ce dernier élément ne se trouve que dans le laboratoire de Robert Wood, professeur d'ingénierie et de sciences appliquées Harry Lewis et Marlyn McGrath à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.
Ci-dessus Une pompe compacte et souple, dont le débit de pression est réglable, est suffisamment polyvalente pour pomper une variété de fluides de viscosité variable, y compris le gin, le jus de fruit et le lait de coco.
Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS
Du moins, pour l'instant.
Robert Wood et son équipe ont conçu la pompe pour relever un défi majeur dans le domaine de la robotique molle : comment remplacer les composants d'alimentation traditionnellement encombrants et rigides par des alternatives molles.
Au cours des dernières années, le laboratoire de microrobotique de Wood à SEAS a développé des analogues souples de composants robotiques traditionnellement rigides, notamment des vannes et des capteurs. Dans les systèmes robotiques à fluide, les pompes contrôlent la pression ou le débit du liquide qui alimente le mouvement du robot. La plupart des pompes disponibles aujourd'hui pour la robotique souple sont soit trop grandes et rigides pour être embarquées, soit pas assez puissantes pour être actionnées, soit ne fonctionnent qu'avec des fluides spécifiques.
L'équipe de M. Wood a mis au point une pompe compacte et souple à pression réglable, suffisamment polyvalente pour pomper une variété de fluides de viscosité variable, notamment du gin, du jus et du lait de coco, et suffisamment puissante pour alimenter des dispositifs haptiques souples et un doigt robotique souple.
La taille, la puissance et la polyvalence de la pompe ouvrent un large éventail de possibilités pour les robots mous dans une variété d'applications, y compris la manipulation des aliments, la fabrication et la thérapeutique biomédicale.
La recherche a été publiée récemment dans Science Robotics.
Les pompes péristaltiques sont largement utilisées dans l'industrie. Ces machines simples utilisent des moteurs pour comprimer un tube flexible, créant ainsi une différence de pression qui force le liquide à passer dans le tube. Ces types de pompes sont particulièrement utiles dans les applications biomédicales, car le liquide n'entre en contact avec aucun composant de la pompe elle-même.
"Les pompes péristaltiques peuvent acheminer des liquides présentant une large gamme de viscosités, des suspensions particules-liquides ou des fluides tels que le sang, ce qui représente un défi pour d'autres types de pompes", explique le premier auteur, Siyi Xu, ancien étudiant diplômé de la SEAS et actuellement postdoctorant dans le laboratoire de M. Wood.
S'appuyant sur des recherches antérieures, Xu et son équipe ont conçu des actionneurs en élastomère diélectrique (DEA) alimentés électriquement pour faire office de moteur et de rouleaux de la pompe. Ces actionneurs souples ont une densité de puissance très élevée, sont légers et peuvent fonctionner pendant des centaines de milliers de cycles.
L'équipe a conçu un réseau de DEA qui se coordonnent, comprimant un canal de la taille d'un millimètre dans une séquence programmée pour produire des ondes de pression.
Le résultat est une pompe centimétrique suffisamment petite pour être embarquée dans un petit robot mou et suffisamment puissante pour actionner un mouvement, avec une pression, un débit et une direction d'écoulement contrôlables.
"Nous avons également démontré que nous pouvions activement régler la sortie d'un flux continu à des gouttelettes en faisant varier les tensions d'entrée et la résistance de sortie, dans notre cas le diamètre de l'aiguille émoussée", a déclaré M. Xu. "Cette capacité pourrait permettre à la pompe d'être utile non seulement pour la robotique, mais aussi pour les applications microfluidiques.
"La majorité des robots souples contiennent des composants rigides à un moment ou à un autre de leur chaîne cinématique", a déclaré M. Wood. "Ce sujet a débuté comme un effort pour remplacer l'une de ces pièces clés, la pompe, par une alternative souple. Mais en cours de route, nous avons réalisé que les pompes souples compactes pouvaient avoir une utilité bien plus grande, par exemple dans le domaine biomédical pour l'administration de médicaments ou les dispositifs thérapeutiques implantables."
Les auteurs de cette recherche sont Cara M. Nunez et Mohammad Souri. Elle a été financée par la National Science Foundation dans le cadre de la subvention CMMI-1830291.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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