Ερευνητές Δημιουργούν Νέα Συστήματα Ελέγχου για Μαλακά Ρομπότ

Μια ομάδα ερευνητών ρομποτικής, μηχανικών και επιστημόνων υλικών από το Πανεπιστήμιο Ράις και το Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ έχει επιδείξει αναλογικά και αεροκίνητα συστήματα ελέγχου για μαλακά ρομπότ. Η ομάδα έδειξε ότι είναι δυνατό να αναπτυχθούν προγραμματιζόμενα, μη ηλεκτρονικά κυκλώματα για τον έλεγχο των ενεργειών των μαλακών ρομπότ. Αυτά τα κυκλώματα λειτουργούν επεξεργαζόμενη πληροφορίες που κωδικοποιούνται σε σφυγμούς συμπιεσμένου αέρα.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.

Δημιουργία του Συστήματος Ελέγχου

Ο Colter Decker είναι ο κύριος συγγραφέας της μελέτης και φοιτητής στο Πανεπιστήμιο Ράις.

«Μέρος της ομορφιάς αυτού του συστήματος είναι ότι μπορούμε πραγματικά να μειώσουμε τον υπολογισμό στα βασικά του στοιχεία», είπε ο Decker.

Είπε επίσης ότι τα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου έχουν βελτιωθεί για δεκαετίες και αναδημιουργώντας την ηλεκτρονική κυκλωματική «με αναλογίες πίεσης και ροής αντί για τάση και ρεύμα», είναι ευκολότερο να ενσωματωθεί η πνευματική υπολογιστική.

Ο Decker δημιούργησε το σύστημα ελέγχου μαλακών ρομπότ κυρίως από καθημερινές ύλες, όπως πλαστικές σωλήνες και ελαστικά. Σε πειράματα, το σύστημα επέδειξε αεροκίνητα λογικά πύλη που μπορούσαν να ρυθμιστούν για να εκτελέσουν λειτουργίες που ονομάζονται Μπουλικές συναρτήσεις, οι οποίες είναι απαραίτητες για τον σύγχρονο υπολογισμό.

«Ο στόχος δεν ήταν ποτέ να αντικαταστήσει完全 τα ηλεκτρονικά υπολογιστές», είπε ο Decker.

Σε πολλές περιπτώσεις, τα μαλακά ρομπότ ή τα wearables χρειάζονται μόνο να προγραμματιστούν για quelques απλές κινήσεις. Όσον αφορά την νέα τεχνολογία, είναι δυνατό ότι «θα ήταν πολύ φθηνότερο και ασφαλέστερο για χρήση και πολύ πιο ανθεκτικό» από τα παραδοσιακά ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου.

Το νέο έργο ήταν μια συνεργασία μεταξύ πολλών ερευνητικών ομάδων και συνολικά εννέα συν-συγγραφέων.

Η ομάδα δημιούργησε δύο στοιχεία. Το πρώτο είναι ένας πιστονόμορφος ενεργοποιητής που μετατρέπει την πίεση του αέρα σε μηχανική δύναμη. Και το δεύτερο είναι eine βαλβίδα που μπορεί να απενεργοποιηθεί και να ενεργοποιηθεί. Τα στοιχεία κατασκευάστηκαν από διάφορα μέρη, συμπεριλαμβανομένων πλαστικών σωλήνων, ελαστικών σωλήνων, ελαστικών, χαρτιού περγαμηνής και θερμοπλαστικών πολυουρεθάνης.

Συνδυασμός Στοιχείων σε Μονάδα

Τα δύο στοιχεία μπορούσαν να συνδυαστούν σε μια μονάδα, η οποία ήταν μια διεσταλμένη βαλβίδα που λειτουργούσε σαν ένα διακόπτη και χρησιμοποιώντας την πίεση του αέρα ως εισόδου και εξόδου. Một συγκεκριμένη ποσότητα πίεσης του αέρα οδηγεί στο διακόπτη να αλλάξει μεταξύ των δύο καταστάσεων, και οι βαλβίδες κρατούνταν κλειστές από ελαστικά και προγραμματίζονταν με την προσθήκη ή αφαίρεση ελαστικών. Αυτό οδήγησε σε μια αλλαγή της ποσότητας πίεσης που χρειαζόταν για ενεργοποίηση.

Δοκιμές επέδειξαν ότι τα κυκλώματα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο ενός μαλακού, χειρομορφικού ρομπότ, ενός πνευματικού μαξιλαριού και ενός ρομπότ μεγέθους κουτιού παπουτσιών που περπατούσε ένα προγραμματισμένο αριθμό βημάτων για να ανακτήσει ένα αντικείμενο.

Ο Daniel Preston είναι βοηθός καθηγητής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Ράις και συν-συγγραφέας της μελέτης.

«Η μεγαλύτερη επιτυχία σε αυτό το έργο είναι η ενσωμάτωση και ψηφιακών και αναλογικών ελέγχων στο ίδιο σύστημα αρχιτεκτονικής», είπε ο Preston.

Με και τα δύο, τα πνευματικά κυκλώματα ελέγχου μπορούν να προγραμματιστούν ψηφιακά με τα «ένα και μηδέν που σκέφτεστε σε einen παραδοσιακό υπολογιστή. Αλλά μπορούμε επίσης να φέρουμε αναλογικές ικανότητες, πράγματα που είναι συνεχής». συνεχίζει. «Αυτό μας επιτρέπει πραγματικά να απλοποιήσουμε την αρχιτεκτονική του συστήματος και να επιτύχουμε νέες ικανότητες που δεν ήταν προσβάσιμες σε προηγούμενη εργασία».