Потение — это процесс, благодаря которому тело человека охлаждает само себя при пребывании в жаркой окружающей среде или при высоких физических нагрузках. В такие моменты влага изнутри организма проходит наружу сквозь поры кожи и испаряется, унося с собой некоторое количество тепла. В робототехнических устройствах некоторые из элементов их конструкции также достаточно сильно греются при интенсивной работе. Возможность перегрева зачастую является тем фактором, который ограничивает функциональные возможности машин, снижая их общую эффективность. Обычно инженеры решают эту проблему путем установки дополнительных радиаторов и вентиляторов, но это все занимает дополнительный объем и имеет достаточный вес, который ложится бесполезным грузом на другие элементы конструкции.
Исследователи из лаборатории JSK Lab Токийского университета (University of Tokyo) продемонстрировали более эффективный метод борьбы с перегревом, который был воплощен в конструкции их последнего творения. Робот Kengoro способен «потеть» почти как человек, а необходимая для этого вода подводится по полостям, созданным внутри элементов его «скелета».
Если бы в конструкции робота Kengoro, высота которого составляет 1.7 метра, а вес — 56 килограмм, были использованы традиционные методы охлаждения, это существенно снизило бы его функциональность. Методом принудительного охлаждения пришлось бы охлаждать все его 100 электродвигателей, для этого потребовались бы изменения конструкции, которые ограничили бы возможности и свободу движений.
Поэтому исследователи решили использовать для охлаждения металлический каркас робота. В этом каркасе в районе расположения электродвигателей были созданы капилляры, по которым вода изнутри трубок каркаса разбрызгивается на двигатели, испаряется и охлаждает их. Для создания сложных элементов каркаса использовалась технология лазерного спекания алюминиевого порошка, которая является одной из основных технологий промышленной трехмерной печати.
Кроме создания элементов каркаса робота, имеющих весьма сложные формы, лазерная технология позволила создать капилляры малого диаметра. Крошечные капли воды, прошедшей сквозь эти капилляры, испаряются с большой скоростью, что предотвращает возможность намокания элементов электрической системы робота и устраняет вероятность возникновения коротких замыканий.
В качестве демонстрации эффективности использованной технологии водяного охлаждения, исследователи заставили робота Kengoro отжиматься от пола. И в течение 11 минут, на протяжении которых конструкция робота испытывала серьезные механические нагрузки, двигатели работали в оптимальном тепловом режиме.
Источник:
