Исследователи разработали лёгкий гидравлический двигатель для мягких роботов

Исследователи разработали лёгкий, массой 1,64 кг, жидкостный двигатель для приведения в действие мягких роботов, имитирующих мышцы. Отличительная черта изобретения — способность создавать значительное усилие без внешнего источника питания.


В мягкой робототехнике, приводимой в действие гидравлическими или пневматическими приводами, могут использоваться искусственные мышцы, что существенно отличает такие устройства от жёстких роботов, объяснил Хао Су, соавтор изобретения, профессор механики и аэрокосмической инженерии в Университете штата Северная Каролина. Достигнутые свойства были бы особенно полезны в устройствах, которые помогают пациентам двигать руками или ногами.

Однако большинству жидкостных двигателей необходим внешний источник питания, такой как большой воздушный компрессор. И эта зависимость существенно ограничивает их полезность. Кроме того, предыдущие образцы жидкостных двигателей, запитанных от внешних источников, были неспособны создавать достаточно большое усилие. В общем, полезность оказывалась не очень высокой.

Хао Су сказал, что их команда механиков и инженеров стремилась решить обе проблемы. Получился жидкостный двигатель, не привязанный к внешнему источнику, и всё же способный выдать усилие до 580 ньютонов, то есть почти в 60 кг.

Новый двигатель работает за счёт перекачки масла в камеру мягкого робота и из неё, заставляя мягкого робота действовать как искусственная мышца, которая сгибается и расслабляется. Насос приводится в действие двигателем с высоким крутящим моментом, работающим от батареи. Это позволяет ему создавать значительное давление, то есть большое усилие в искусственной мышце.

В ходе проверки концепции исследователи оценили не только величину усилия, которое может генерировать новый двигатель, но и то, насколько эффективно он преобразует электрическую энергию в гидравлическую. И обнаружили, что смогли сгенерировать небывалое прежде для неуправляемого двигателя усилие при относительно малом весе аппарата. А максимальная эффективность нового жидкостного двигателя оказалась выше, чем у предыдущих портативных неуправляемых моделей.