La mémoire informatique à air comprimé peut contrôler les mouvements robotiques mous

Des ingénieurs de l'Université de Californie à Riverside ont mis au point une mémoire informatique à air comprimé qui peut aider à contrôler les mouvements de robots mous. Le nouveau système répond à l'un des plus grands défis de la robotique douce, à savoir l'inadéquation entre la pneumatique et l'électronique.

La recherche a été publiée dans PLoS ONE.

L'air sous pression est utilisé pour déplacer les membres souples et caoutchouteux et les pinces des robots souples pneumatiques, qui sont plus efficaces pour effectuer des tâches délicates que les robots rigides traditionnels. En même temps, ils sont également plus sûrs. 

Les systèmes existants utilisés pour contrôler les robots souples pneumatiques reposent sur des vannes électroniques et des ordinateurs pour maintenir la position des pièces mobiles du robot. Cependant, les composants électroniques augmentent le coût, la taille et la demande de puissance de ces robots.

L'équipe était dirigée par le doctorant en bio-ingénierie Shane Hoan, le professeur de bio-ingénierie William Grover, le professeur d'informatique Phillip Brisk et le professeur d'ingénieur mécanique Konstantinos Karydis. L'équipe s'est inspirée du passé pour faire avancer le domaine de la robotique douce. 

La « logique pneumatique » était autrefois utilisée pour contrôler divers produits différents comme les thermostats et les systèmes de climatisation au début des années 1990. Il s'appuie sur l'air au lieu de l'électricité, et l'air circule à travers des circuits ou des canaux. La pression atmosphérique est également utilisée pour représenter marche/arrêt ou vrai/faux, et dans les ordinateurs modernes, cela est représenté par 1 et 0 dans le code, qui peut alors contrôler les charges électriques.

Les robots souples pneumatiques doivent mémoriser et maintenir les positions de leurs pièces mobiles. Les chercheurs ont donc entrepris de développer une « mémoire » logique pneumatique, qui pourrait éliminer le besoin de la mémoire électronique actuellement utilisée. 

Création de la mémoire vive pneumatique

L'équipe a créé sa mémoire pneumatique à accès aléatoire, ou RAM, en utilisant des vannes microfluidiques plutôt que des transistors électroniques. Conçues à l'origine pour contrôler le débit de liquides sur des puces microfluidiques, les vannes microfluidiques sont également capables de contrôler le débit d'air. Les vannes sont étanches contre un différentiel de pression, et cela est vrai même lorsqu'elles sont déconnectées d'une conduite d'alimentation en air. Ce système a créé des différentiels de pression piégés, qui agissent comme des mémoires et peuvent maintenir les états des actionneurs d'un robot. 

En s'appuyant sur ces réseaux denses de vannes, les mouvements robotiques peuvent effectuer des opérations avancées. En même temps, ils réduisent le besoin de matériel électronique coûteux, encombrant et énergivore. 

L'équipe a d'abord modifié les vannes microfluidiques afin qu'elles puissent gérer des débits d'air plus importants. Ils ont ensuite produit une puce RAM pneumatique 8 bits capable de contrôler des robots souples plus grands et plus rapides avant de l'incorporer dans des mains en caoutchouc imprimées en 3D. 

La RAM pneumatique s'appuie sur l'air à pression atmosphérique pour représenter une valeur "0" ou FAUX, et le vide est utilisé pour représenter une valeur "1" ou VRAI. Lorsqu'ils sont connectés à la pression atmosphérique, les doigts robotiques mous s'étendent et lorsqu'ils sont connectés au vide, ils se contractent.

Les chercheurs ont pu faire varier les combinaisons de pression atmosphérique et de vide dans les canaux de la puce RAM pour que le robot joue des notes, des accords et éventuellement une chanson entière sur un piano. 

Selon l'équipe, ce système pourrait théoriquement être utilisé pour faire fonctionner d'autres robots sans avoir besoin de matériel électronique. Il ne nécessite qu'une pompe alimentée par batterie pour créer un vide. 

Il n'y a également aucun risque de surpression accidentelle et de défaillance du système robotique et de contrôle grâce à l'absence de pression positive dans le système. Cela signifie que ces robots sont beaucoup plus sûrs autour des humains, ils pourraient donc être utilisés comme appareils portables.