.
A bebida mais quente do verão pode ser a SEAS-colada. Aqui está o que você precisa para prepará-lo: gim, suco de abacaxi, leite de coco e uma bomba peristáltica macia baseada em atuador de elastômero dielétrico. Infelizmente, o último componente só pode ser encontrado no laboratório de Robert Wood, o professor de engenharia e ciências aplicadas de Harry Lewis e Marlyn McGrath na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.
Pelo menos, por enquanto.
Wood e sua equipe projetaram a bomba para resolver um grande desafio na robótica leve – como substituir componentes de energia tradicionalmente volumosos e rígidos por alternativas leves.
Nos últimos anos, o Laboratório de Microrobótica de Wood na SEAS tem desenvolvido análogos suaves de componentes robóticos tradicionalmente rígidos, incluindo válvulas e sensores. Em sistemas robóticos acionados por fluidos, as bombas controlam a pressão ou o fluxo do líquido que alimenta o movimento do robô. A maioria das bombas disponíveis hoje para robótica leve são muito grandes e rígidas para caber a bordo, não são potentes o suficiente para atuação ou funcionam apenas com fluidos específicos.
A equipe de Wood desenvolveu uma bomba compacta e macia com fluxo de pressão ajustável, versátil o suficiente para bombear uma variedade de fluidos com viscosidade variável, incluindo gim, suco e leite de coco, e poderosa o suficiente para alimentar dispositivos hápticos macios e um dedo robótico macio.
O tamanho, a potência e a versatilidade da bomba abrem uma gama de possibilidades para robôs macios em uma variedade de aplicações, incluindo manipulação de alimentos, fabricação e terapêutica biomédica.
A pesquisa foi publicada recentemente no Ciência Robótica.
As bombas peristálticas são amplamente utilizadas na indústria. Essas máquinas simples usam motores para comprimir um tubo flexível, criando um diferencial de pressão que força o líquido através do tubo. Esses tipos de bombas são especialmente úteis em aplicações biomédicas porque o fluido não toca em nenhum componente da própria bomba.
“As bombas peristálticas podem fornecer líquidos com uma ampla gama de viscosidades, suspensões de partículas-líquidas ou fluidos como sangue, que são desafiadores para outros tipos de bombas”, disse o primeiro autor Siyi Xu, ex-aluno da SEAS e atual pós-doutorando no laboratório de Wood.
Com base em pesquisas anteriores, Xu e a equipe projetaram atuadores de elastômeros dielétricos eletricamente acionados (DEAs) para atuar como o motor e os rolos da bomba. Esses atuadores macios têm densidade de potência ultra-alta, são leves e podem funcionar por centenas de milhares de ciclos.
A equipe projetou uma série de DEAs que se coordenam entre si, comprimindo um canal milimétrico em uma sequência programada para produzir ondas de pressão.
O resultado é uma bomba de tamanho centimétrico, pequena o suficiente para caber a bordo de um pequeno robô macio e poderosa o suficiente para acionar o movimento, com pressão, vazão e direção do fluxo controláveis.
“Também demonstramos que poderíamos ajustar ativamente a saída de fluxo contínuo para gotas, variando as tensões de entrada e a resistência de saída, em nosso caso, o diâmetro da agulha romba”, disse Xu. “Essa capacidade pode permitir que a bomba seja útil não apenas para robótica, mas também para aplicações microfluídicas”.
“A maioria dos robôs macios contém componentes rígidos em algum lugar ao longo de seu sistema de transmissão”, disse Wood. “Este tópico começou como um esforço para trocar uma dessas peças-chave, a bomba, por uma alternativa leve. Mas ao longo do caminho percebemos que as bombas macias compactas podem ter uma utilidade muito maior, por exemplo, em ambientes biomédicos para administração de medicamentos ou implantáveis dispositivos terapêuticos”.
A pesquisa foi co-autoria de Cara M. Nunez e Mohammad Souri. Foi financiado pela National Science Foundation sob concessão CMMI-1830291.
Vídeo: https://youtu.be/knC9HJ6K-sU
.
