Vergelijkbaar met hoe wij zweten om onze interne temperatuur te doen dalen, zou deze robot ook water naar buiten pompen om warmte kwijt te raken.
Zweten: we zien het eerder als ongemakkelijk dan als een uitkomst. Écht charmant staan de zweetdruppels op je voorhoofd, of de kleddernatte plekken in de oksels van je T-shirt namelijk niet. Maar hoe je het ook wendt of keert, transpireren is een slim en belangrijk kunstje: het houdt ons koel. Ingenieurs van de Cornell-universiteit hebben de ‘truc’ in hun onderzoek toegepast en bouwden een zachte, zwetende robot.
Lees ook:
Krachtwerk
Het is een cruciale stap in de ontwikkeling van nog krachtigere robots, zo schrijven de onderzoekers in vakblad Science Robotics. Bij zware taken kunnen de interne motoren namelijk razendsnel opwarmen en oververhit raken. En hoewel metalen robots met hun geleidende lichamen warmte ook relatief rap weer af kunnen voeren, is dat voor hun zachte tegenhangers een ander verhaal.
De flexibele, synthetische ledematen van zachte robots houden warmte namelijk juist vast. Interne koeling, bijvoorbeeld met ventilatoren, is wel mogelijk, maar neemt relatief veel ruimte in beslag. Bovendien maakt het de robot aanzienlijk zwaarder.
‘Zwetende’ gels
En dus keerden de onderzoekers zich tot een natuurlijkere manier van afkoelen: zweten. ‘Het vermogen te transpireren is een van de meest bewonderenswaardige eigenschappen van de mens’, zegt hoofdauteur Thomas Wallin. ‘Zoals zo vaak het geval, bleek biologie weer een uitstekende gids voor ons ingenieurs.’
Vanuit die insteek ontwikkelden de onderzoekers een robothand met zachte, uit twee hydrogels bestaande ‘vingers’ (actuatoren). Deze hydrogels, een basislaag en een toplaag, houden water vast en reageren op temperatuurveranderingen. Als het warmer dan 30 graden Celsius wordt, krimpt de basislaag, waardoor het interne water naar de toplaag wordt geduwd. Tegelijkertijd gaan de micro-poriën in die toplaag open, en vloeit het ‘robotische zweet’ naar buiten.
Door de verdamping van het water koelt de oppervlakte van de actuatoren in een halve minuut af tot 21°C. Dat is driemaal efficiënter dan bij mensen, aldus de onderzoekers. Als het ‘zweten’ gecombineerd wordt met een koel briesje van een ventilator, daalt de temperatuur zelfs zesmaal zo snel.
Natte boel
Wat doet een robothand? Juist, voorwerpen oppakken en vasthouden. Hoewel bleek dat het zweten niet alleen de robot, maar ook het voorwerp koelde, werd een minpunt ook direct duidelijk. Het vocht maakte de boel een stuk glibberiger. Hoewel dat volgens de onderzoekers redelijk eenvoudig op te lossen is, bijvoorbeeld door meer structuur in de vingers aan te brengen, laat de toepassing van het robotische zweet mede daarmee nog wel even op zich wachten.
Als het aan de onderzoekers ligt, kan de bot in de toekomst niet alleen zweten, maar ook ‘drinken’ – hij moet zijn waterpeil immers af en toe bijvullen.
Bronnen: Science Robotics, Cornell University
Beeld: Cornell University