La bebida más caliente del verano puede ser la SEAS-colada. Esto es lo que necesita para hacerlo : ginebra, jugo de piña, leche de coco y una bomba peristáltica suave basada en un actuador de elastómero dieléctrico. Desafortunadamente, el último componente solo se puede encontrar en el laboratorio de Robert Wood, profesor de ingeniería y ciencias aplicadas Harry Lewis y Marlyn McGrath en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard.
Por ahora.
Wood y su equipo diseñaron la bomba para resolver un desafío importante en la robótica blanda : cómo reemplazar los componentes de energía rígidos y voluminosos tradicionales con alternativas blandas.
Durante los últimos años, el Laboratorio de Microrobótica de Wood en SEAS ha estado desarrollando análogos blandos de componentes robóticos tradicionalmente rígidos, incluidas válvulas y sensores. En los sistemas robóticos impulsados por fluidos, las bombas controlan la presión o el flujo del líquido que impulsa el movimiento del robot. La mayoría de las bombas disponibles en la actualidad para la robótica blanda son demasiado grandes y rígidas para caber a bordo, no son lo suficientemente potentes para el accionamiento o solo funcionan con fluidos específicos.
El equipo de Wood desarrolló una bomba suave y compacta con flujo de presión ajustable lo suficientemente versátil como para bombear una variedad de fluidos con viscosidad variable, incluidos ginebra, jugo y leche de coco, y lo suficientemente potente como para alimentar dispositivos hápticos suaves y un dedo robótico suave.
El tamaño, la potencia y la versatilidad de la bomba abren una gama de posibilidades para los robots blandos en una variedad de aplicaciones, incluida la manipulación de alimentos, la fabricación y la terapia biomédica.
La investigación fue publicada recientemente en Science Robotics.
Las bombas peristálticas son ampliamente utilizadas en la industria. Estas máquinas simples usan motores para comprimir un tubo flexible, creando un diferencial de presión que fuerza el líquido a través del tubo. Estos tipos de bombas son especialmente útiles en aplicaciones biomédicas porque el fluido no toca ningún componente de la propia bomba.
« Las bombas peristálticas pueden entregar líquidos con una amplia gama de viscosidades, suspensiones de partículas y líquidos o fluidos como la sangre, que son un desafío para otros tipos de bombas », dijo el primer autor Siyi Xu, exestudiante graduado en SEAS y actual becario postdoctoral. en el laboratorio de Wood.
Basándose en investigaciones anteriores, Xu y el equipo diseñaron actuadores de elastómero dieléctrico (DEA) alimentados eléctricamente para actuar como el motor y los rodillos de la bomba. Estos actuadores suaves tienen una densidad de potencia ultra alta, son livianos y pueden funcionar durante cientos de miles de ciclos.
El equipo diseñó una serie de DEA que se coordinan entre sí, comprimiendo un canal de tamaño milimétrico en una secuencia programada para producir ondas de presión.
El resultado es una bomba del tamaño de un centímetro lo suficientemente pequeña como para caber a bordo de un pequeño robot blando y lo suficientemente potente como para accionar el movimiento, con presión, caudal y dirección del flujo controlables.
« También demostramos que podíamos sintonizar activamente la salida del flujo continuo a las gotas variando los voltajes de entrada y la resistencia de salida, en nuestro caso, el diámetro de la aguja roma », dijo Xu. « Esta capacidad puede permitir que la bomba sea útil no solo para robótica sino también para aplicaciones de microfluidos ».
« La mayoría de los robots blandos contienen componentes rígidos en algún lugar de su transmisión », dijo Wood. « Este tema comenzó como un esfuerzo por cambiar una de esas piezas clave, la bomba, por una alternativa blanda. Pero en el camino nos dimos cuenta de que las bombas blandas compactas pueden tener una utilidad mucho mayor, por ejemplo, en entornos biomédicos para la administración de fármacos o dispositivos implantables. dispositivos terapéuticos”.
La investigación fue coautora de Cara M. Nunez y Mohammad Souri. Fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias bajo la subvención CMMI-1830291.
Vídeo : https://youtu.be/knC9HJ6K-sU