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安上電化學驅動泵,自感應軟機器人可應用於醫學和娛樂領域

“機器人”這個詞可能會讓人聯想到堅硬金屬物體的形象。然而在現代日常生活中,更多的機器人被用於更普遍的場景中,例如處理物體、與人類互動。不幸的是,傳統機器人在這些看似簡單的任務上表現不佳。此外,它們很重,而且經常發出噪音。

安上電化學驅動泵,自感應軟機器人可應用於醫學和娛樂領域

這就是“軟”機器人佔據上風的地方。由稱為“彈性體”(具有高粘度和彈性)的材料製成,軟機器人可以更好地吸收衝擊,可以更好地適應環境,並且與傳統機器人相比更安全。這使得它在其他領域也有廣泛的應用,包括醫學上的手術、操作和可穿戴技術等。然而,這些軟機器人中的許多都依賴於流體系統,這些系統仍然使用由機械部件(電機和軸承)操作的泵。當前現狀是,它們仍然沉重而嘈雜。

解決這個問題的一種方法是使用化學反應來驅動泵。不過,此類系統雖然輕巧且安靜,但它們的效能不如傳統泵。有沒有辦法打破這種限制?事實證明,答案是肯定的。由前田信吾教授領導的日本芝浦工業大學 (SIT) 研究人員介紹了一種“電流體動力”(EHD) 泵,該泵利用電化學反應來驅動泵。EHD 泵具有由化學反應驅動的泵的所有優點,並且沒有任何問題。

該泵使用電化學雙感測器 (ECDT) 來感應流體流動,進而啟用電化學反應並增加電流。“近來,自感應技術在軟體機器人的緊湊化方面備受關注。在軟體機器人中加入感測器增強了它們的多功能性,但往往會導致複雜的佈線和臃腫。自感應驅動技術可以幫助解決這個問題,並使軟體機器人小型化。”前田教授解釋說。

該團隊基於他們之前設計的 EHD 泵進行 ECDT 設計。該泵由對稱排列的平面電極組成,只需改變電壓即可輕鬆控制流動方向。此外,由於兩側的電場強度相同,該佈置能夠實現無障礙流動,並且在每個方向上的流動量相同。

該團隊根據可檢測流量、速率、靈敏度、響應和弛豫時間的範圍評估感測效能,並使用數學模型來理解感測機制。“ECDT 可以很容易地整合到流體系統中,而不會產生膨脹或複雜性。”智慧材料實驗室 (SIT) 的 Yu Kuwajima 說。此外,研究人員透過使用它來驅動吸盤來檢測、抓取和釋放物體來測試它的效能。

“ECDT 的優勢在於它的製造不需要任何特殊裝置或複雜的加工工藝。此外,它體積小、重量輕,並且具有廣泛的靈敏度。”Maeda 教授說。

然而,ECDT 不僅僅是推動軟機器人小型化。這是邁向未來的一步,在這個未來中,人類和機器人將不會簡單地共存,而是流暢且自然地進行互動。當然,這是一個令人興奮的娛樂前景!

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