Учёные из Университета Бристоля создали миниатюрный мягкий насос LIMA (Liquid Metal Magnetohydrodynamic Actuator), который решает одну из главных проблем мягкой робототехники. В то время как сами мягкие роботы могут сгибаться и деформироваться как живые организмы, их «сердца» — насосы и компрессоры — до сих пор оставались жёсткими и громоздкими. Новый насос весит всего 0,2 грамма (как сушёное семечко тыквы), имеет размер горошины и работает при напряжении менее 0,1 вольта, полностью сохраняя гибкость всей системы.
Технология позволяет создавать полностью автономные мягкие роботы без тяжёлых внешних компрессоров и жёстких механических частей.
Как работает LIMA pump
Насос использует принцип магнитогидродинамики. Внутри мягкого канала находится капля жидкого металла, окружённая рабочей жидкостью. Под каналом расположен небольшой неодимовый магнит. Когда через жидкий металл пропускают слабый электрический ток, возникает сила Лоренца, которая заставляет каплю колебаться внутри канала. Эти колебания создают перепады давления и перекачивают жидкость по системе.
Жидкий металл обладает очень высокой электропроводностью и поверхностным натяжением, поэтому работает эффективно при крайне низком напряжении и не смешивается с окружающей жидкостью. Отсутствие жёстких движущихся частей делает насос полностью совместимым с мягкими структурами.
Система многофункциональна: перекачиваемая жидкость может одновременно передавать гидравлическую энергию к актуаторам, переносить химические вещества (например, лекарства) и даже потенциально передавать информационные сигналы.
Что уже продемонстрировали
Исследователи встроили LIMA pump в три прототипа. Первый — мягкая роботизированная бабочка, чьи крылья приводятся в движение жидкостью, перекачиваемой насосом. Второй — носимый браслет, который меняет цвет за счёт циркуляции жидкости через адаптивные материалы. Третий — хаптический интерфейс: мягкий «наконечник пальца», соединённый с браслетом на запястье. Управляя потоком жидкости, устройство мягко сжимает палец и запястье, создавая реалистичные тактильные ощущения.
«Это действительно exciting разработка, которая преодолевает барьер жёсткости и громоздкости и предлагает нечто миниатюрное, портативное и более адаптивное», — отметила Саба Фирузия (Saba Firouznia), ведущий автор исследования.
Потенциальные применения огромны: носимые ассистивные устройства, медицинские имплантаты, системы хаптической обратной связи для VR и телеприсутствия, лабораторные чипы для диагностики, экологический мониторинг, адаптивная одежда и даже съедобные роботы.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Разработка особенно важна потому, что позволяет мягким роботам наконец стать по-настоящему автономными и портативными — без кабелей и тяжёлого внешнего оборудования.
