Mémoire informatique alimentée par air pouvant contrôler les mouvements de robots mous

Les ingénieurs de l’Université de Californie – Riverside ont développé une mémoire informatique alimentée par air qui peut aider à contrôler les mouvements des robots mous. Le nouveau système répond à l’un des plus grands défis de la robotique molle, qui est la discordance entre la pneumatique et l’électronique.

La recherche a été publiée dans PLOS One.

De l’air sous pression est utilisé pour déplacer les membres et les pinces en caoutchouc mous des robots pneumatiques mous, qui sont meilleurs 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 pneumatiques mous s’appuient sur des électrovannes et des ordinateurs pour maintenir la position des parties mobiles du robot. Cependant, les pièces électroniques augmentent le coût, la taille et les besoins énergétiques de ces robots.

L’équipe était dirigée par l’étudiant en doctorat en bioingénierie Shane Hoan, le professeur de bioingénierie William Grover, le professeur de sciences informatiques Phillip Brisk et le professeur de génie mécanique Konstantinos Karydis. L’équipe s’est inspirée du passé pour faire progresser le domaine de la robotique molle.

La « logique pneumatique » a été utilisée autrefois pour contrôler divers produits tels que des thermostats et des systèmes de contrôle climatique au début des années 1990. Elle repose sur l’air au lieu de l’électricité, et l’air s’écoule à travers des circuits ou des canaux. La pression de l’air est également utilisée pour représenter l’état allumé/éteint ou vrai/faux, et dans les ordinateurs modernes, cela est représenté par 1 et 0 en code, ce qui peut alors contrôler les charges électriques.

Les robots pneumatiques mous doivent se souvenir et maintenir la position de leurs parties mobiles, les chercheurs se sont donc efforcés de développer une « mémoire » de logique pneumatique, qui pourrait éliminer le besoin de mémoire électronique actuellement utilisée.

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Création de la mémoire à accès aléatoire pneumatique

L’équipe a créé leur mémoire à accès aléatoire pneumatique, ou RAM, en utilisant des électrovannes microfluidiques plutôt que des transistors électroniques. Initialement conçues pour contrôler l’écoulement de liquides sur des puces microfluidiques, les électrovannes microfluidiques sont également capables de contrôler l’écoulement d’air. Les électrovannes sont scellées contre un différentiel de pression, et cela est vrai même lorsqu’elles sont déconnectées d’une ligne 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 tableaux denses d’électrovannes, les mouvements robotiques peuvent effectuer des opérations avancées. En même temps, ils réduisent le besoin de matériel électronique coûteux, encombrant et consommateur d’énergie.

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

La RAM pneumatique repose 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’elles sont connectées à la pression atmosphérique, les doigts robotiques mous s’étendent, et lorsqu’elles sont connectées au vide, ils se contractent.

Les chercheurs ont pu varier les combinaisons de pression atmosphérique et de vide dans les canaux de la puce de RAM pour faire jouer des notes, des accords et finalement 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 n’a besoin que d’une pompe alimentée par batterie pour créer un vide.

Il n’y a pas non plus de risque de surpression accidentelle et de défaillance du système de contrôle et du robot en raison de l’absence de pression positive dans le système. Cela signifie que ces robots sont beaucoup plus sûrs pour les humains, ils pourraient donc être utilisés comme appareils portables.