يمكن لذاكرة الكمبيوتر التي تعمل بالهواء التحكم في الحركات الآلية اللينة

طور المهندسون في جامعة كاليفورنيا - ريفرسايد ذاكرة كمبيوتر تعمل بالهواء يمكن أن تساعد في التحكم في حركات الروبوتات اللينة. يعالج النظام الجديد أحد أكبر التحديات في مجال الروبوتات اللينة ، وهو عدم التوافق بين علم الهواء المضغوط والإلكترونيات.

نشر البحث في بلوس واحد.

يُستخدم الهواء المضغوط لتحريك الأطراف المطاطية اللينة ومقابض الروبوتات الهوائية اللينة ، والتي تكون أفضل في أداء المهام الدقيقة من الروبوتات الصلبة التقليدية. في الوقت نفسه ، هم أيضًا أكثر أمانًا. 

تعتمد الأنظمة الحالية المستخدمة للتحكم في الروبوتات اللينة الهوائية على الصمامات الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر للحفاظ على موضع الأجزاء المتحركة للروبوت. ومع ذلك ، فإن الأجزاء الإلكترونية تزيد من التكلفة والحجم ومتطلبات الطاقة لمثل هذه الروبوتات.

قاد الفريق طالب الدكتوراه في الهندسة الحيوية شين هوان ، وأستاذ الهندسة الحيوية ويليام جروفر ، وأستاذ علوم الكمبيوتر فيليب بريسك ، والأستاذ الميكانيكي الأستاذ كونستانتينوس كاريديس. استلهم الفريق من الماضي لتطوير مجال الروبوتات اللينة. 

تم استخدام "المنطق الهوائي" ذات مرة للتحكم في العديد من المنتجات المختلفة مثل منظمات الحرارة وأنظمة التحكم في المناخ في أوائل التسعينيات. يعتمد على الهواء بدلاً من الكهرباء ، ويتدفق الهواء عبر الدوائر أو القنوات. يستخدم ضغط الهواء أيضًا لتمثيل تشغيل / إيقاف أو صواب / خطأ ، وفي أجهزة الكمبيوتر الحديثة ، يتم تمثيل ذلك بالرمز 1990 و 1 في الكود ، والذي يمكنه بعد ذلك التحكم في الشحنات الكهربائية.

يُطلب من الروبوتات الرخوة الهوائية أن تتذكر وتحافظ على مواضع أجزائها المتحركة ، لذلك شرع الباحثون في تطوير "ذاكرة" منطقية تعمل بالهواء المضغوط ، والتي يمكن أن تلغي الحاجة إلى الذاكرة الإلكترونية المستخدمة حاليًا. 

إنشاء ذاكرة الوصول العشوائي الهوائية

ابتكر الفريق ذاكرة الوصول العشوائي الهوائية أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الخاصة بهم باستخدام صمامات ميكروفلويديك بدلاً من الترانزستورات الإلكترونية. صممت في الأصل للتحكم في تدفق السوائل على رقائق موائع جزيئية ، وصمامات موائع جزيئية قادرة أيضًا على التحكم في تدفق الهواء. يتم إغلاق الصمامات ضد فرق الضغط ، وهذا صحيح حتى عند فصلها عن خط إمداد الهواء. أنشأ هذا النظام فروق ضغط محاصرة ، والتي تعمل كذكريات ويمكنها الحفاظ على حالات مشغلات الروبوت. 

من خلال الاعتماد على هذه المصفوفات الكثيفة من الصمامات ، يمكن للحركات الروبوتية إجراء عمليات متقدمة. في الوقت نفسه ، تقلل من الحاجة إلى أجهزة إلكترونية باهظة الثمن وضخمة وتستهلك الطاقة. 

قام الفريق أولاً بتعديل صمامات الموائع الدقيقة حتى يتمكنوا من التعامل مع معدلات تدفق هواء أكبر. ثم قاموا بإنتاج شريحة ذاكرة عشوائية 8 بت تعمل بالهواء المضغوط قادرة على التحكم في الروبوتات اللينة الأكبر حجمًا والأسرع حركة قبل دمجها في أيدي مطاطية مطبوعة ثلاثية الأبعاد. 

تعتمد ذاكرة الوصول العشوائي الهوائية على هواء الضغط الجوي لتمثيل قيمة "0" أو FALSE ، ويتم استخدام الفراغ لتمثيل القيمة "1" أو القيمة الحقيقية. عند الاتصال بالضغط الجوي ، تتمدد الأصابع الآلية الناعمة ، وعندما تتصل بالفراغ ، فإنها تتقلص.

تمكن الباحثون من تغيير تركيبات الضغط الجوي والفراغ داخل القنوات الموجودة على شريحة ذاكرة الوصول العشوائي لجعل الروبوت يعزف نغمات وأوتارًا ، وفي النهاية أغنية كاملة على البيانو. 

وفقًا للفريق ، يمكن استخدام هذا النظام نظريًا لتشغيل روبوتات أخرى دون الحاجة إلى أجهزة إلكترونية. لا يتطلب الأمر سوى مضخة تعمل بالبطارية لإنشاء فراغ. 

لا يوجد أيضًا خطر حدوث ضغط زائد عرضي وفشل الروبوت ونظام التحكم بفضل عدم وجود ضغط إيجابي في النظام. هذا يعني أن هذه الروبوتات أكثر أمانًا حول البشر ، لذا يمكن استخدامها كأجهزة يمكن ارتداؤها.