Hållbar industri
Svettiga robothanden löser problemen med överhettning
Nu har en grupp vid Cornell University utvecklat en lösning på problemet robothanden som svettas. Foto: Cornell University
Heta motorer är ett problem för robotar. Det gäller inte minst mjuka delar vars material effektivt kapslar in värmen. Lösningen är att låta dem svettas.
Robotar som rör sig fritt och kan utföra tunga uppgifter under långa perioder kräver små, vridstarka motorer vilka i sin tur behöver en effektiv kylning. Robotarnas kompakta design begränsar dock teknikvalen, och problemet är speciellt uttalat i robotar med mjuka delar. De består av syntetiska material som kapslar in värmen långt mer effektivt än exempelvis metall.
Den inre temperaturen utgör ett av de största hindren för utvecklingen, men nu har ett team vid Cornell University utvecklat en lösning på problemet: robothanden som svettas.
– Förmågan att kunna svettas är bland mest unika särdragen hos människan. Svettning utnyttjar avdunstningen av vatten för att snabbt skingra värme, med en kapacitet för nedkylning som ligger under temperaturen i den omgivande miljön. Som så ofta är fallet utgör biologin en utmärkt guide för oss ingenjörer, säger T J Wallin, som forskar vid Facevook Reality Labs i ett uttalande på Cornells hemsida.
Han är huvudförfattare till teamets studie som har publicerats i Science Robotics. Med stereolitografi har de 3d-printat handens delar i en nanopolymer som möjliggör svettning. Fingrarna består av två olika hydrogel som forskarna liknar vid smarta tvättsvampar.
Det inre grundlagret utgörs av en polyakrylamid som reagerar på temperaturer över 30 grader genom att krympa. Detta trycker i sin tur upp vatten i topplagret av polyakrylamid, som är perforerat med mikrometerstora porer. Materialet har samma värmekänslighet som det inre lagret och porerna öppnas vid 30 grader för att utsöndra svetten. Och hålen sluts när temperaturen sjunker.
Tester visade att avdunstningen av vattnet kylde ställdonen med 21 grader på endast 30 sekunder. Det innebär att kylprocessen är cirka tre gånger mer effektiv än hos människor. Kombinerat med en fläkt som blåste över ställdonen så kyldes de sex gånger snabbare.
Forskarna konstaterar att deras system är smidigt i och med att lösningen är automatiserad och inbyggd i materialet, och att inga sensorer krävs. Deras robothand kunde samtidigt lyfta saker, och som bieffekt kyldes även de upplockade objekten ned. Vattnet kan förvisso göra fingrarna lite halare men detta kan kompenseras med mer greppande ytskikt.
