可变形泵为软机器人提供心脏来模仿动物的生物学

铁皮人没有。Grinch的尺码太小了三个。而对于软体机器人来说，充当“心脏”的电动泵又大又硬，它们必须与机器人的身体分离——这种分离可能会泄漏能量并降低机器人的效率。

现在，康奈尔大学的研究人员和陆军研究实验室之间的合作利用流体动力和磁力来驱动一种橡胶状、可变形的泵，该泵可以为软机器人提供循环系统，实际上是在模仿动物的生物学。

“这些分布式软泵的运作更像是人类心脏和输送血液的动脉，”领导康奈尔团队的工程学院机械和航空航天工程副教授RobShepherd说。“我们已经有我们小组发布的机器人血液，现在我们有机器人心脏。两者的结合将制造出更逼真的机器。”

该小组的论文“高性能柔性泵的磁流体动力学悬浮”于7月11日发表在《国家科学院院刊》上。该论文的主要作者是博士后研究员YoavMatia。

Shepherd的有机机器人实验室以前使用软材料复合材料来设计各种东西，从可拉伸传感器“皮肤”到燃烧驱动的盲文显示器和监测运动表现的服装，以及可以行走和爬行、游泳和出汗的软机器人动物园。该实验室的许多创作都可以在患者护理和康复领域具有实际应用。

像动物一样，软机器人需要一个循环系统来储存能量并为其附肢和运动提供动力以完成复杂的任务。

新的弹性泵由一个柔软的硅胶管组成，该管装有线圈(称为螺线管)，线圈围绕其外部隔开。线圈之间的间隙允许管弯曲和拉伸。管内是一个被磁流变流体包围的实心磁芯磁铁——一种在暴露于磁场时会变硬的流体，它使磁芯保持居中并形成关键的密封。根据磁场的施加方式，核心磁铁可以前后移动，就像浮动活塞一样，以连续的力向前推动流体(例如水和低粘度油)而不会发生干扰。

“我们的工作压力和流量是其他软泵的100倍，”Shepherd说，他与陆军研究实验室的NathanLazarus一起担任该论文的共同资深作者。“与硬泵相比，我们的性能仍然低10倍左右。这意味着我们不能以非常高的流速推动非常粘稠的油。”

研究人员进行了一项实验，以证明泵系统可以在大变形下保持连续性能，并跟踪性能参数，以便为不同类型的机器人定制未来的迭代。

“我们认为对泵的所有不同参数建立比例关系很重要，这样当我们设计新的、不同管径和不同长度的东西时，我们就会知道如何调整泵以获得我们想要的性能，”牧羊人说。

博士后研究员HyeonSeokAn对该论文做出了贡献。

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