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信用卡大小的軟泵為可穿戴的人工肌肉提供動力

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2021/02/18
信用卡大小的新型泵。圖片來源:布里斯託大學蒂姆·菲爾普斯(Tim Helps)

英國布里斯托大學的研究人員開發了一種輕巧、靈活的電動氣動泵(EPP, electro-pneumatic pump),它可以無聲地控制體積和壓力,從而供應軟機器人便攜式的局部能量,克服了現有氣動電源的局限性。217日發表在《科學機器人》上的研究,可能為殘疾人,和患有與年齡有關的肌肉變性患者的可穿戴輔助設備鋪平道路。

軟機器人由可以拉伸和扭曲的柔順材料製成。這些材料可以製成人造肌肉,當空氣被抽入時會收縮。這些肌肉的柔軟度因此適合為輔助衣物提供動力。然而,到目前為止,這些氣動人工肌肉是由常規的電磁(電動)泵驅動的,該泵體積大、噪音大、複雜且昂貴。

研究人員成功展示了一種新型的電動氣動泵。該泵厚度僅為1.1毫米,可施加高達2.34千帕的壓力,並以0.5瓦的功率提供高達161毫升/秒的體積流量。重量為5.3克。電動氣動泵 能夠驅動典型的軟機器人致動器,以實現最大收縮變化32.40%,和每秒54.43%的致動速度。

研究團隊透過介紹三個EPP驅動的實施例,強調了該技術的多功能性:一種對抗機構,一個可彎曲手臂的可穿戴機器人設備,以及一個連續泵系統。這項工作顯示了EPP的廣泛適用性,可支持先進的可穿戴輔助設備,和輕巧、移動的多功能機器人。更重要的是,該電動氣動泵柔軟、可彎曲、低成本且易於製造。

研究團隊在論文中描述了新型信用卡大小的軟泵,如何為氣動人工肌肉和泵流體提供動力。該團隊還概述了使動力服裝成為現實的下一步措施。

布里斯托爾工程數學系教授,同時也是軟機器人部門負責人的羅西特教授說:「採用這項新技術,可以改變成千上萬行動不便者的生活。新泵是一項重要的發展,將為舒適、時尚的穿戴式裝置提供助力。」

該研究團隊目前正在努力使電動氣動泵更小、更高效,並正在積極尋求合作夥伴,以使這些技術商業化。