泵为软体机器人提供动力制作鸡尾酒

夏天最热门的饮料可能是SEAS-colada。制作它需要以下材料：杜松子酒、菠萝汁、椰奶和基于介电弹性体执行器的软蠕动泵。不幸的是，最后一个组件只能在 哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院工程与应用科学教授 Harry Lewis 和 Marlyn McGrath 罗伯特·伍德 ( Robert Wood)的实验室中找到。

最起码到现在。

伍德和他的团队设计该泵是为了解决软机器人技术中的一个重大挑战——如何用软替代品取代传统的笨重和刚性动力组件。

在过去的几年里， SEAS 的伍德微型机器人实验室 一直在开发传统刚性机器人组件的软类似物，包括 阀门 和 传感器。在流体驱动的机器人系统中，泵控制为机器人运动提供动力的液体的压力或流量。目前用于软体机器人的大多数泵要么太大且太硬，无法安装在船上，要么动力不足以驱动，要么只能使用特定的流体。

伍德的团队开发了一种紧凑的软泵，具有可调节的压力流量，用途广泛，足以泵送各种不同粘度的液体，包括杜松子酒、果汁和椰奶，并且功能强大，足以为软触觉设备和软机器人手指提供动力。

该泵的尺寸、功率和多功能性为软机器人在各种应用中提供了多种可能性，包括食品处理、制造和生物医学治疗。

该研究最近发表在 《科学机器人》杂志上。

蠕动泵在工业中应用广泛。这些简单的机器使用电机压缩柔性管，产生压差，迫使液体通过管。这些类型的泵在生物医学应用中特别有用，因为流体不会接触泵本身的任何组件。

第一作者、SEAS 前研究生、现任博士后研究员 Siyi Xu 表示：“蠕动泵可以输送各种粘度的液体、颗粒液体悬浮液或血液等液体，这对其他类型的泵来说是一项挑战。”在伍德的实验室里。

在之前的研究基础上，徐和团队设计了电动介电弹性体致动器(DEA)来充当泵的电机和滚子。这些软执行器具有超高功率密度，重量轻，并且可以运行数十万次循环。

该团队设计了一系列相互协调的 DEA，以编程顺序压缩毫米大小的通道以产生压力波。

结果是一个厘米大小的泵足够小，可以安装在小型软机器人上，并且足够强大来驱动运动，并且具有可控的压力、流量和流动方向。

“我们还证明，我们可以通过改变输入电压和出口电阻(在我们的例子中是钝针的直径)来主动调整从连续流到液滴的输出，”徐说。“这种功能可能使泵不仅可用于机器人技术，还可用于微流体应用。”

“大多数软机器人的传动系统中都包含刚性部件，”伍德说。“这个主题最初是为了用软替代品替换其中一个关键部件——泵。但一路走来，我们意识到紧凑型软泵可能具有更大的用途，例如在药物输送或植入式治疗设备的生物医学环境中。”

该研究由卡拉·努涅斯 (Cara M. Nunez) 和穆罕默德·苏里 (Mohammad Souri) 共同撰写。它得到了国家科学基金会 CMMI-1830291 的支持。