Die Forscher Xin Li und Kaige Shi haben eine ZPD- Methode (Zero-Pressure Difference) entwickelt, mit der die Entwicklung von Vakuumsauggeräten verbessert werden kann. Speziell entwickelte Saugeinheiten ermöglichen es dem Menschen, mühelos Wände hochzuklettern. Die Saugeinheiten können auf rauen Oberflächen und strukturierten Wänden eingesetzt werden, was bei der Entwicklung von Kletterrobotern und Roboterarmen mit Greiffähigkeiten hilfreich sein wird.
Die herkömmlichen Saugverfahren haben Schwierigkeiten, die Saug- / Zugkraft auf rauen Oberflächen aufgrund von Vakuumleckage aufrechtzuerhalten, was zu einem Saugversagen führt. Die neue Technik verwendet einen rotierenden Hochgeschwindigkeitswasserring zwischen der Oberfläche und dem Saugnapf des Geräts, der eine Zentrifugalkraft zum Greifen rauer Oberflächen erzeugt. Die Zentrifugalkraft des rotierenden Wassers hebt die Druckdifferenz an der Grenze zwischen Vakuumzone und Oberfläche auf und verhindert so ein Austreten von Vakuum.
Wie oben gezeigt, wird ein Durchflussmesser verwendet, um die Einlasswasserdurchflussrate zu erfassen. Das Wasser in der Vakuumkammer tritt entweder durch die Radialnuten oder durch den zusätzlichen Strömungsweg aus, der vom Ein-Aus-Ventil gesteuert wird. Die Leistung der Vakuumpumpe kann eingestellt werden, sodass die Geschwindigkeit geändert werden kann. Der Drehzahlregler kann die Drehzahl auf den gewünschten Wert einstellen. Die transiente Drehzahl kann vom Drehzahlregler abgelesen werden. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Vakuumsaugeinheit, die auf dem Artikel über die Nulldruckdifferenzmethode basiert, der über die Physik von Flüssigkeiten veröffentlicht wurde.
Im Vergleich zu anderen Wand klettern Roboter, der Roboter mit unseren ZPD-basierten Absauganlage erreicht raschende Verbesserung in der Leistung. Die ZPD-Absaugeinheit ist im Vergleich zu herkömmlichen Absauganlagen sehr energieeffizient und kleiner / leichter. Die Wissenschaftler testeten die ZPD-Einheit mit drei verschiedenen Sauggrößen und Anwendungen: Auf einem Roboterarm zum Greifen und Handhaben von Objekten, auf einem Hexapod-Wandkletterroboter und als Spider-Man-ähnliches Wandklettergerät.
In Zukunft wollen die Forscher den Wasserverbrauch senken, damit die Absaugeinheit lange Zeit mit einer kleinen Menge Wasser arbeitet und die Wandkletterroboter ihr Wasser transportieren können, anstatt sich auf eine angeschlossene Wasserversorgung zu verlassen.