Портативный двигатель может питать искусственные мышцы в вспомогательных устройствах

Слева: оценка влияния помощи на активность мышцы бицепса при подъеме веса 5 кг.Результаты показали, что в среднем мышечная активность была снижена на 39% с помощью по сравнению с состоянием без ношения устройства.Середина: демонстрация высокой вспомогательной силы: мышца способна поднять объект 20 кг на 18 мм от земли.Справа: доказательство концепции демонстрации применения носимого робота, чтобы помочь сгибанию подошвы голеностопного сустава.Кредит: расширенные интеллектуальные системы (2024).Doi: 10.1002/aisy.202400171

Исследователи разработали легкий жидкий двигатель для питания мягких роботов для мышц для использования в вспомогательных устройствах.То, что отличает новый двигатель, так это его способность генерировать значительную силу, не будучи привязанным к внешнему источнику питания.

«Мягкие роботы, которые основаны на жидких двигателях, таких как гидравлическое или пневматическое действие - могут быть использованы для имитации поведения мышц таким образом, чтобы жесткие роботы не могут», - говорит Хао Су, автор статьи о работе и доцентеМеханической и аэрокосмической инженерии в Университете штата Северная Каролина.

«Это делает этих роботов особенно привлекательными для использования в вспомогательных устройствах, которые улучшают способность людей перемещать свои верхние или нижние конечности».

Тем не менее, большинство двигателей жидкости физически связаны с внешним источником питания, таким как большой воздушный компрессор.Это значительно ограничивает их полезность.И предыдущие двигатели жидкости, которые не были привязаны к внешним источникам энергии, не смогли генерировать много сил, что также ограничивало их полезность.

«Наша работа здесь решает обе эти проблемы», - говорит Су.«Наш жидкий двигатель не привязан к внешнему источнику, но все еще может генерировать до 580 ньютонов силы».

Новый двигатель работает, перекачивая масло в камеру и из камеры в мягком роботе, в результате чего мягкий робот выступает как искусственная мышца, которая сгибается и расслабляет.Насос жидкого двигателя приводится в движение мощным мощным мощным двигателем, который позволяет ему создавать значительное давление, что позволяет искусственной мышце оказывать значительную силу.

В тестировании подтверждения концепции исследователи оценили не только количество силы, которое может генерировать новый двигатель, но и то, насколько эффективно двигатель преобразует электрическую мощность в жидкость.

«Мы обнаружили, что смогли генерировать беспрецедентное количество силы для неотъемлемых двигателей, при этом сохраняя низкий вес жидкости двигателя», - говорит Антонио Ди Лалло, первый автор статьи и постдокторант в штате Северная Каролина.

«И максимальная эффективность нашего жидкого двигателя выше, чем предыдущие портативные, неземные двигатели».

Бумага «Неужелитый жидкий двигатель для мягких носимых роботов с высокой стороной» опубликован в журнале Advanced Intelligent Systems.

More information: Antonio Di Lallo et al, Untethered Fluidic Engine for High‐Force Soft Wearable Robots, Advanced Intelligent Systems (2024). DOI: 10.1002/aisy.202400171