机械手通过出汗来保持凉爽

时间:2020-02-01 17:16 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

机械手通过出汗来保持凉爽

与大多数电子设备一样,消除机器人产生的多余热量可能是机器人顺利运行和故障的区别。康奈尔大学的研究人员开发出了3d打印的机器人手指,可以通过出汗来调节温度。

当我们想到机器人时,可能会想到波士顿动力公司(Boston Dynamics)的塑料和金属怪兽,甚至日本正在建造的巨大高达机器人(Gundam bot)。但不是所有的机器人都是又硬又硬,有些是柔软又柔韧的。有些两者兼而有之。无论如何,温度控制是一个重要的设计考虑。

金属可以用来散热,风扇可以安装在更大的建筑中,但这些东西对主要由软合成材料制成的机器人用处不大。罗伯·谢泼德和他的研究小组向像我们这样的哺乳动物寻求降温的方法。

“出汗的能力是人类最显著的特征之一,”这项新研究的共同作者T J沃林(T J Wallin)说。出汗利用蒸发掉的水分迅速散热,并能在环境温度以下降温。所以通常情况下,生物学为我们这些工程师提供了很好的指导。”

研究人员利用3d打印技术,利用光固化树脂,用两种水凝胶制作了柔性机器人执行器。当温度超过30°C(86°F)时,聚n-异丙基丙烯酰胺的基础层会收缩,从而将水压缩到一个布满微米级孔隙的聚丙烯酰胺顶层。

这些微孔对温度也很敏感,能挤出水(或机器人的汗水),在手指状的执行器表面蒸发。据报道,该执行器能在30秒内将表面温度降低21摄氏度。当风扇将空气吹向执行机构时,冷却效率提高。当温度低于30℃时,气孔关闭,从而调节整体温度。

柔软的机器人手指被安装在机器人手上作为抓手,用来抓取物体。研究发现,冷却效应也会降低被处理物体的温度。

“这种合成策略最好的部分是材料本身的热调节性能,”沃林评论道。“我们不需要传感器或其他部件来控制出汗率。当当地温度高于转变温度时,气孔就会自己打开和关闭。”

不过这种方法也有一些缺点。汗湿的手指可能会让物体滑倒——尽管改变上层的质地可能在这方面有所帮助,本质上给皮肤一些皱纹。移动范围也可能受到影响。目前设计的机器人手需要定期补充水分来补充蒸发掉的水分,尽管谢泼德认为未来的机器人能够自己吸水或喝水,甚至可能通过皮肤吸收水分。或者,未来的机器人可能会吸收空气中的水分,并将其储存起来,直到需要时使用——这与中国上海交通大学的科学家开发的涂层纸类似。

这项研究发表在《科学机器人》杂志上。

来源:康奈尔大学

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