Výzkumníci pokročili v oblasti softwarové robotiky příští generace

Výzkumníci z Harvardské školy inženýrství a aplikovaných věd (SEAS) vyvinuli elektricky poháněné měkké ventily, které mohou ovládat hydraulické měkké akční členy. Podle týmu by tyto ventily mohly být použity v asistivních a terapeutických zařízeních, měkkých gripech, bio-inspirovaných měkkých robotech, chirurgických robotech a mnoha dalších.

Výzva při stavbě měkkých robotů

Výzkumníci stále zápasí se stavbou kompletně měkkých robotů, protože vyžadují mnoho komponent pro napájení zařízení a tyto zařízení jsou pevná. Měkké roboty poháněné stlačenými kapalinami otevírají nové příležitosti pro interakci s jemnými objekty, které tradiční pevné roboty nemohou dělat. To je důvod, proč je tento nový vývoj tak zásadní.

Výzkum byl zveřejněn v Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Byl podporován Národní vědeckou nadací a Národní iniciativou robotiky.

Robert J. Wood je profesor inženýrství a aplikovaných věd na SEAS a hlavní autor výzkumu. 

“Dnešní rigidní regulační systémy podstatně omezují adaptabilitu a mobilitu fluidicky poháněných měkkých robotů,” řekl Wood. “Zde jsme vyvinuli měkké a lehké ventily pro ovládání měkkých hydraulických akčních členů, které otevírají možnosti pro měkkou palubní kontrolu pro budoucí fluidicky poháněné roboty.”

Měkké ventily

Měkké ventily existují již nějakou dobu, ale dosud žádný z nich nedosáhl požadovaného tlaku nebo průtokových rychlostí pro stávající hydraulické akční členy. Aby se tomu vyhnuli, tým vyvinul nové elektricky poháněné dynamické dielektrické elastomerní akční členy, nebo DEAs. S ultra-vysokou hustotou energie a lehkostí mohou tyto měkké akční členy fungovat po stovky tisíc cyklů. 

Tým pak kombinoval nové dielektrické elastomerní akční členy s měkkým kanálem, což vytvořilo měkký ventil pro fluidickou kontrolu.

Siyi Xu je doktorand na SEAS a hlavní autor článku. 

“Tyto měkké ventily mají rychlou odezvu a jsou schopny ovládat fluidický tlak a průtokové rychlosti, které odpovídají potřebám hydraulických akčních členů,” řekl Xu. “Tyto ventily nám poskytují rychlou a silnou kontrolu nad makro- a malo-měřítkovými hydraulickými akčními členy s vnitřním objemem od stovek mikrolitrů do desítek mililitrů.” 

Výzkumníci použili DEA měkké ventily k prokázání kontroly hydraulických akčních členů různých objemů. Byli schopni dosáhnout nezávislé kontroly více akčních členů napájených z jednoho zdroje tlaku.

“Tento kompaktní a lehký DEA ventil je schopen bezprecedentní elektrické kontroly hydraulických akčních členů, ukazující potenciál pro budoucí palubní kontrolu měkkých fluidicky poháněných robotů,” řekl Xu. 

Dalšími spoluautory výzkumu byli Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun a Kaitlyn Becker.