Μηχανικοί Ανάπτυξαν Μαλακή Ρομποτική Χέρι Ικανή να Παίζει Nintendo

Ερευνητές και μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ έχουν δημιουργήσει ένα 3D-εκτυπωμένο μαλακό ρομποτικό χέρι που είναι σε θέση να παίξει το Super Mario Bros. της Nintendo.

Σε αυτό που είναι μια απίστευτη πρόοδος στην ευελιξία των ρομποτικών χεριών, η έρευνα παρουσιάστηκε στο Science Advances.

Το πεδίο της μαλακής ρομποτικής επικεντρώνεται σε εύκαμπτους και φουσκωτούς ρομποτές που λειτουργούν με νερό ή αέρα, ενώ οι παραδοσιακοί ρομποτές λειτουργούν με ηλεκτρικό ρεύμα. Υπήρξε αυξημένο ενδιαφέρον για τη μαλακή ρομποτική λόγω της ασφάλειας και της προσαρμοστικότητάς της, γεγονός που έχει οδηγήσει στο ότι συχνά χρησιμοποιούνται για προθέσεις και ιατρικές συσκευές. Ωστόσο, μέχρι την καινούρια έρευνα, ήταν δύσκολο να ελεγχθούν τα υγρά που επιτρέπουν στους ρομποτές να στρίβουν και να κινηθούν.

Η ερευνητική ομάδα ήταν υπό την ηγεσία του βοηθού καθηγητή μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, Ryan D. Sochol. Η μεγάλη επιτυχία της ομάδας ήρθε όταν μπόρεσαν να 3D εκτυπώσουν πλήρως συναρμολογημένα μαλακά ρομποτικά με ενσωματωμένα υδραυλικά κυκλώματα, και όλα αυτά μπορούσαν να γίνουν σε ένα seul βήμα.

Ο Joshua Hubbard είναι ο συν-πρώτος συγγραφέας.

“Παλαιότερα, κάθε δάχτυλο ενός μαλακού ρομποτικού χεριού θα χρειαζόταν συνήθως τη δική του γραμμή ελέγχου, η οποία μπορεί να περιορίσει την μεταφορικότητα και τη χρησιμότητα,” εξηγεί ο Hubbard. “Αλλά με το 3D εκτύπωμα του μαλακού ρομποτικού χεριού με τα ενσωματωμένα υδραυλικά τρανζίστορ, μπορεί να παίξει Nintendo με βάση μια seule πίεση εισόδου.”

Εικόνα: Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ

Δημιουργία του Ρομποτικού

Η ομάδα απέδειξε το μαλακό ρομποτικό χέρι σχεδιάζοντας ένα ενσωματωμένο υδραυλικό κύκλωμα που του επέτρεψε να λειτουργήσει ως απάντηση σε μια seule πίεση ελέγχου. Με την εφαρμογή μιας χαμηλής πίεσης, η ομάδα μπορούσε να κάνει το πρώτο δάχτυλο να πατήσει τον έλεγχο της Nintendo για να κάνει τον Μάριο να περπατά. Με την εφαρμογή υψηλής πίεσης, ο Μάριο θα πηδά.

Το χέρι βασίζονταν σε ένα προγραμματισμένο πρόγραμμα που αυτονομούσε την εναλλαγή μεταξύ των καταστάσεων απενεργοποίησης, χαμηλής, μεσαίας και υψηλής πίεσης, και ήταν σε θέση να λειτουργήσει τον έλεγχο της Nintendo επιτυχώς και να ολοκληρώσει το πρώτο επίπεδο του παιχνιδιού σε λιγότερο από 90 δευτερόλεπτα.

Ο Ruben Acevedo είναι ένας πρόσφατος απόφοιτος διδακτορικού και συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

“Πρόσφατα, πολλές ομάδες έχουν προσπαθήσει να αξιοποιήσουν τα υδραυλικά κυκλώματα για να ενισχύσουν την αυτονομία των μαλακών ρομποτών,” είπε ο Acevedo, “αλλά οι μέθοδοι για την κατασκευή και την ενσωμάτωση των υδραυλικών κυκλωμάτων με τους ρομποτές μπορεί να πάρουν ημέρες έως εβδομάδες, με υψηλό βαθμό χειρονακτικής εργασίας και τεχνικής δεξιοτήτας.”

3D Εκτύπωση

Η ομάδα βασίστηκε στη “PolyJet 3D Εκτύπωση”, η οποία έχει πολλά στρώματα πολλαπλών υλικών ‘μελάνης’ στοίβαχθηκαν πάνω σε άλλα σε 3D.

Η Kristen Edwards είναι συν-συγγραφέας της μελέτης.

“Εντός του διαστήματος μιας ημέρας και με ελάχιστη εργασία, οι ερευνητές μπορούν τώρα να πάνε από το πάτημα του κουμπιού έναρξης σε einen 3D εκτυπωτή για να έχουν πλήρως συναρμολογημένα μαλακά ρομποτικά — συμπεριλαμβανομένων όλων των μαλακών ενεργητών, υδραυλικών κυκλωμάτων και χαρακτηριστικών του σώματος — έτοιμα για χρήση,” είπε η Edwards

Η επιλογή του Μάριο δεν ήταν μόνο μια απόφαση με βάση τη διασκέδαση, αλλά στην πραγματικότητα εξυπηρέτησε ως ένας ακριβής τρόπος για να μετρηθεί η ευελιξία του χεριού. Ο χρόνος και η σύνθεση του βίντεο παιχνιδιού είναι ήδη καθορισμένα, με μια seule λάθος κίνηση να τερματίζει το παιχνίδι. Αυτό παρείχε einen νέο τρόπο για την αξιολόγηση του ρομποτικού.

Άλλες Ερευνητικές Προοδώσεις και Ανοιχτή Πρόσβαση

Η έρευνα της ομάδας επίσης περιέγραψε μαλακά ρομποτικά που εμπνέονται από χελώνες, τα οποία όλα εκτυπώθηκαν στο Terrapin Works 3D Printing Hub του UMD.

Η στρατηγική της ομάδας είναι επίσης ανοιχτή, και το έγγραφο είναι ανοιχτό για όλους να το διαβάσουν. Η ομάδα επίσης συνδέθηκε τα συμπληρωματικά υλικά τους με einen σύνδεσμο στο GitHub, και περιλαμβάνει όλα τα ηλεκτρονικά σχέδια.

“Μοιραζόμαστε ελεύθερα όλα τα σχέδια μας, ώστε όποιος να μπορεί να τα κατεβάσει, να τα τροποποιήσει κατά τη βούλησή του και να τα 3D εκτυπώσει — είτε με τον δικό του εκτυπωτή είτε μέσω ενός υπηρεσίας εκτύπωσης όπως η δική μας — όλα τα μαλακά ρομποτικά και τα υδραυλικά κυκλώματα από τη δουλειά μας,” είπε ο Sochol. “Είναι η ελπίδα μας ότι αυτή η ανοιχτή στρατηγική 3D εκτύπωσης θα διευρύνει την πρόσβαση, τη διάδοση, την αναπαραγωγή και την υιοθέτηση μαλακών ρομποτών με ενσωματωμένα υδραυλικά κυκλώματα και, ως αποτέλεσμα, θα επιταχύνει την πρόοδο στο πεδίο.”

Η ομάδα εξετάζει τώρα πώς η τεχνική τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ιατρικές εφαρμογές όπως συσκευές αποκατάστασης, χειρουργικά εργαλεία και προσωπικά προσαρμοσμένα προθέματα.