Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

Экспериментальная роботизированная рука не только мягкая на ощупь, но и может потеть. Тем самым она поддерживает стабильную температуру, выпуская воду через свои крошечные поры.

Этот биоинспирированный подход способен привести к новому классу роботов, которые смогут работать в течение длительных периодов времени без перегрева.

Проблемы терморегуляции роботов и механических машин

Роботы и механические машины, как правило, имеют серьезные проблемы терморегуляции. Они возникают из-за перегрева их компонентов либо из-за работы в жарких условиях, таких как сборочная линия или поле в летний день. Охлаждение механизмов потребляет много энергии, повышая затраты. Некачественное управление теплом может значительно повлиять на долговечность и производительность машин.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

Исследователи из Корнельского университета, Facebook Reality Labs и Центра Микробиороботики в Пизе решили эту проблему, обратившись к природе за подсказкой. Ученые вспомнили об охлаждающей силе пота.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

«Мы считаем, что это является основным строительным блоком универсального, адаптивного и долговечного робота», — сказал Роберт Шепард, адъюнкт-профессор Корнеллской школы механики и аэрокосмической инженерии Сибли, а также соавтор исследования.

Потоотделение помогает организму охлаждаться

Когда наше тело нагревается, миллионы желез на коже выделяют пот — в основном воду с небольшим количеством калия, соли и некоторых других минералов. У людей самая эффективная система потоотделения, о которой мы знаем. Большинство млекопитающих регулируют температуру своего тела посредством дыхания. Некоторые животные, такие как эктотермы (это ящерицы, амфибии и насекомые) развили другие формы поведения, которые помогают им поддерживать необходимую температуру тела.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

Потоотделение позволяло людям работать весь день, даже летом в жару, когда многие хищники находятся в тени, охлаждаясь. Как видим, во многих отношениях потоотделение было своеобразным секретным оружием, которое помогло людям выжить и процветать в различных климатических условиях.

Имеет смысл смоделировать некоторые из роботизированных машин по образцу этого биологического механизма.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

«Оказывается, способность потеть – это одна из самых замечательных особенностей человека. Мы не самые быстрые млекопитающие. Несмотря на это, древние люди добивались успеха в охоте. Сочетание потливости, относительной безволосости и походки на двух ногах позволяло нашим предкам физически изнурять добычу во время длительных погонь», — сказал Томас Уоллин, инженер Facebook Reality Labs и соавтор нового исследования.

Робот, который может потеть, благодаря чему охлаждается

Уоллин и его коллеги разработали необычного робота, снабженного порами, которые позволяют воде медленно просачиваться наружу. Эта система начинает работать, когда температура его “тела” достигает определенного порога. Чтобы заставить робота в форме руки реагировать на температуру, исследователи использовали гидрогелевый материал под названием поли-N-изопропилакриламид (PNIPAm). Этот материал реагирует на температуру пассивно, то есть без необходимости в датчиках или дополнительных электронных компонентах.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

При температуре +30 градусов Цельсия (86 градусов по Фаренгейту) микропоры в верхнем слое мягкого робота остаются закрытыми. При повышении этой температуры поры расширяются, позволяя жидкости под давлением вытекать. Именно так робот «потеет».

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

Эксперименты, в ходе которых робот подвергался воздействию ветра от вентилятора, показали, что скорость охлаждения была в шесть раз лучше, чем у непотеющих машин. В действительности терморегуляторные показатели были даже лучше, чем у людей и лошадей (лошадь — другое животное, которое потеет, хотя и совсем не так, как это делают люди).

Недостатки у такой роботизированной руки все-таки имеются

Такие мягкие роботы не очень хорошо подходят для всех типов работ. Капающий раствор делает мягкие приводы скользкими, что затрудняет их захват. Кроме того, у робота на каком-то этапе заканчивается вода, а многоразовый резервуар для воды не всегда подходит.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

Несмотря на некоторые недочеты, это интересное доказательство концепции, которое показывает, что вам не нужны огромные радиаторы и охлаждающие вентиляторы, чтобы поддерживать температуру робота на оптимальном уровне.

Ученые изобрели руку, которая не только является мягкой, но и умеет потеть

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

Оцените статью
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.