Zachte robots hebben een duidelijk voordeel ten opzichte van hun starre voorouders:ze kunnen zich aanpassen aan complexe omgevingen, omgaan met kwetsbare objecten en veilig omgaan met mensen. Gemaakt van siliconen, rubber of andere rekbare polymeren, ze zijn ideaal voor gebruik in revalidatie-exoskeletten en robotkleding. Zachte bio-geïnspireerde robots kunnen ooit worden ingezet om afgelegen of gevaarlijke omgevingen te verkennen.

De meeste zachte robots worden aangedreven door starre, luidruchtige pompen die vloeistoffen in de bewegende delen van de machine duwen. Omdat ze door buizen met deze omvangrijke pompen zijn verbonden, deze robots hebben een beperkte autonomie en zijn op zijn best omslachtig om te dragen.

De ketting van zachte robots doorsnijden

Onderzoekers van EPFL's Soft Transducers Laboratory (LMTS) en Laboratory of Intelligent Systems (LIS), in samenwerking met onderzoekers van het Shibaura Institute of Technology in Tokyo, Japan, hebben de eerste volledig zachte pomp ontwikkeld - zelfs de elektroden zijn flexibel. Met een gewicht van slechts één gram, de pomp is volledig stil en verbruikt zeer weinig stroom, die het krijgt van een circuit van 2 cm bij 2 cm dat een oplaadbare batterij bevat. "Als we grotere robots willen aansturen, we koppelen meerdere pompen aan elkaar, " zegt Herbert Shea, de directeur van de LMTS.

Deze innovatieve pomp zou zachte robots van hun ketting kunnen bevrijden. "We beschouwen dit als een paradigmaverschuiving op het gebied van zachte robotica, ", voegt Shea toe. De onderzoekers hebben zojuist een artikel gepubliceerd over hun werk in Natuur .

Zachte pompen kunnen ook worden gebruikt om vloeistoffen te laten circuleren in dunne flexibele buizen die zijn ingebed in slimme kleding, wat leidt tot kledingstukken die verschillende delen van het lichaam actief kunnen koelen of verwarmen. Dat zou voldoen aan de behoeften van chirurgen, atleten en piloten, bijvoorbeeld.

Hoe werkt het?

De zachte en rekbare pomp is gebaseerd op het fysieke mechanisme dat tegenwoordig wordt gebruikt om de koelvloeistof in systemen zoals supercomputers te laten circuleren. De pomp heeft een buisvormig kanaal, 1 mm doorsnee, waarbinnen rijen elektroden zijn gedrukt. De pomp is gevuld met een diëlektrische vloeistof. Wanneer er een spanning wordt aangelegd, elektronen springen van de elektroden naar de vloeistof, waardoor sommige moleculen een elektrische lading krijgen. Deze moleculen worden vervolgens aangetrokken door andere elektroden, meetrekken met de rest van de vloeistof door de buis. "We kunnen de stroom versnellen door het elektrische veld aan te passen, toch blijft het volkomen stil, " zegt Vito Cacucciolo, een postdoc bij het LMTS en de hoofdauteur van de studie.

Kunstspieren ontwikkelen in Japan

De onderzoekers hebben met succes hun pomp geïmplanteerd in een soort robotvinger die veel wordt gebruikt in laboratoria voor zachte robotica. Ze werken nu samen met het laboratorium van Koichi Suzumori in Japan, die door vloeistof aangedreven kunstmatige spieren en flexibele exoskeletten ontwikkelt.

Het EPFL-team heeft ook een stoffen handschoen voorzien van buizen en heeft laten zien dat het mogelijk is om delen van de handschoen naar wens te verwarmen of te koelen met behulp van de pomp. "Het werkt een beetje zoals uw verwarmings- en koelsysteem in huis, ", zegt Cacucciolo. Deze toepassing heeft al bij een aantal bedrijven de interesse gewekt.