Способна охлаждаться выделяя влагу рука робота

Как и в большинстве электронных гаджетов, избавление робота от избыточного тепла может спасти устройство от поломок. Исследователи из Корнельского университета разработали 3D-отпечатанные пальцы робота, которые могут регулировать свою температуру при помощи выделения влаги.

Когда мы думаем о роботах, то, в первую очередь мы представляем огромные устройства, похожие на машины компании Boston Dynamics или на Gundam, строящегося в Японии. Но не каждый робот обязательно должен быть жестким или мягким.

И некоторые из них комбинируют в себе обе эти характеристики. В любом случае, контроль температуры является важным фактором проектирования для всех моделей.

Немного о технологии

Металл может быть использован при проектировании, чтобы помочь рассеивать тепло, и с легкостью будет охлажден при помощи вентиляторов, но такие вещи мало полезны для роботов, изготовленных в основном из мягких синтетических материалов.

Роб Шепард и его исследовательская группа взяла за основу людей, чтобы решить проблему с охлаждением. «Способность к потоотделению - одна из самых замечательных черт человека», - сказал один из ведущих авторов нового исследования TJ Wallin, M.S.

«Потоотделение использует потерю испаренной воды для быстрого отвода тепла и помогает понижать температуру тела. Поэтому, как это часто бывает, биология послужила отличным руководством для нас, инженеров».

Исследователи изготовили мягкие роботизированные приводы из гидрогеля, используя процесс 3D-печати с применением света для отверждения материала. Базовый слой поли-N-изопропилакриламида сжимается при температуре выше 30 ° C (86 ° F), что способствует сжатию воды до верхнего слоя полиакриламида, усеянного порами микронного размера.

Принцип работы пор

Поры также чувствительны к температуре и вытесняют воду - или “пот” робота - для испарения на поверхности пальцевого привода, который, как сообщается, снижает температуру поверхности на 21°C в течение 30 секунд.

Когда вентилятор подает воздух на исполнительные механизмы, эффективность охлаждения увеличивается. И поры закрываются, когда температура опускается ниже 30°C, поэтому это значение преимущественно стабильно. На руке установлены мягкие пальцы, предназначенный для захвата предметов, и было обнаружено, что охлаждающий эффект распространяется также и на удерживаемый объект.

«Лучшая часть этой синтетической стратегии заключается в том, что эффективность терморегуляции основана на самом материале», - прокомментировал Уоллин. «Нам не нужно было устанавливать датчики или другие компоненты для контроля скорости потоотделения. Когда локальная температура поднималась выше предела, поры просто открывались и закрывались сами по себе».

Однако у этого подхода есть несколько недостатков. Влажные пальцы могут позволить предметам скользить, из-за чего те будут падать, хотя изменение текстуры верхнего слоя может помочь в этом отношении.

Диапазон мобильности также может быть поставлен под угрозу. И рука робота в том виде, в котором она в настоящее время разработана, нуждается в регулярной подаче воды, чтобы заменять испаренные запасы, хотя Шепард видит, что в будущем роботы смогут самостоятельно принимать - или пить - воду, и, возможно, даже поглощать вещества через собственный покров.

Или, может быть, будущие боты смогут впитывать влагу из воздуха и хранить ее до тех пор, пока та не пригодится, аналогично листам, разработанным учеными из Шанхайского университета Цзяо Тонг в Китае.