当通过从皮肤的汗腺分泌汗液而蒸发时,哺乳动物利用蒸发热的冷却作用来保持适当的体温。我们开发了一种具有这种排汗功能的机械臂,并保持其性能以防止过热。
像生物一样,机器人也可能会过热,因此开发高效的冷却系统对于提高机器人的性能至关重要。康奈尔大学的研究团队开始了这个项目,它开发了一种机器人手臂,可以像人类一样用汗水控制温度。
出汗的能力是人类最显着的特征之一。研究小组指出,尽管人类不是脚上最快的动物,但他们成功成为食肉动物的原因是他们能够适当出汗,调节体温并继续追逐猎物。尽管机器人和计算机冷却系统以前曾使用液体使液体通过机器内部的封闭管循环,但研究团队还是对过热问题采取了自然解决方案。展开的机械臂的内部充满水,并通过可与热发生反应的塑料孔连接到表面。通常情况下,孔是封闭的,因此水不会从机械臂中流出。但是,当构成孔的塑料达到一定温度时,水会通过孔从机器人手臂的表面流出。
研究团队开发的机器人手臂是由3D打印机制成的,由五个手指组成,就像人一样。实际上,如果您观看视频,则可以看到水从弯曲的手指尖滴下。在该机械臂中,内部水用作动力源,例如液压油。机械手的手指是一种含水量为50%的水凝胶产品,最外层较硬,而内层则更加柔软。
机械臂具有一种结构,当水达到一定温度时,水会从位于手指上的孔中流出。手指表面的表面积不断增加,以提高出汗的冷却效果,因此,在有风扇引起的风的环境中,与不出汗的机器人手臂相比,可获得600%的冷却效率。据说这种汗液效率比人和马的汗液效率高三倍,后者在哺乳动物中因汗液而具有很高的冷却效率。
该策略的最佳部分是热控制性能取决于材料本身。它不需要传感器和其他零件来控制机器人手臂的汗水。通过另外的实验,据说还证实了冷却由机器人手臂上的汗水所保持的物体本身的效果。
在金属机器人中,由于金属本身是极好的导体,因此散发热量变得越来越容易。同时,用于诸如医疗和生鲜食品包装等精细任务的机器人是橡胶,这是许多出色的绝缘体。在难以消除这种热量的软机器人冷却中,脚部的冷却功能具有优势。此外,汗腺可以集成到机器人中以将汗腺冷却到环境温度以下这一事实是一个优点,而用风扇进行冷却是无法实现的。
出汗机器人的许多缺点是,他们需要定期补充通过汗水排出的水。最大的问题是汗水润滑了机器人手臂的手指,减少了摩擦,从而难以握住物体。研究小组说,它可以解决这个问题,例如增加手指的抓地力。相关信息可以在这里找到。