Les chercheurs créent de nouveaux systèmes de contrôle pour les robots mous

Une équipe de chercheurs en robotique, d’ingénieurs et de scientifiques des matériaux de l’Université Rice et de l’Université Harvard a démontré des options de systèmes de contrôle analogiques et à air comprimé pour les robots mous. L’équipe a montré qu’il est possible de développer des circuits non électroniques programmables pour contrôler les actions des robots mous. Ces circuits fonctionnent en traitant les informations codées dans des rafales d’air comprimé. 

La recherche a été publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Création du système de contrôle

Colter Decker est l’auteur principal de l’étude et un étudiant de premier cycle à Rice. 

“Une partie de la beauté de ce système est que nous pouvons vraiment réduire le calcul à ses composants de base,” a déclaré Decker. 

Il a également déclaré que les systèmes de contrôle électroniques ont été affinés pendant des décennies, et en recréant la connectique informatique “avec des analogues de pression et de débit au lieu de tension et de courant”, il est plus facile d’intégrer le calcul pneumatique. 

Decker a créé le système de contrôle de robot mou principalement à partir de matériaux courants, tels que des pailles en plastique et des bandes de caoutchouc. Dans les expériences, le système a démontré des portes logiques à air comprimé qui pouvaient être configurées pour effectuer des opérations appelées fonctions booléennes, qui sont essentielles à l’informatique moderne. 

“L’objectif n’a jamais été de remplacer complètement les ordinateurs électroniques,” a déclaré Decker. 

Dans de nombreux cas, les robots mous ou les accessoires ne nécessitent d’être programmés que pour quelques mouvements simples. En ce qui concerne la nouvelle technologie, il est possible qu’elle “soit beaucoup moins chère et plus sûre pour une utilisation et beaucoup plus durable” que les commandes électroniques traditionnelles. 

Le nouveau projet était une collaboration entre plusieurs groupes de recherche et un total de neuf co-auteurs. 

L’équipe a créé deux composants. Le premier est un actionneur piston qui traduit la pression de l’air en force mécanique. Et le second est une vanne qui peut être ouverte et fermée. Les composants ont été construits à partir de diverses parties, notamment des pailles en plastique, des tuyaux en plastique flexible, des bandes de caoutchouc, du papier parchemin et des feuilles de polyuréthane thermoplastique. 

Combinaison des composants en un seul appareil

Les deux composants pouvaient être combinés en un seul appareil, qui était une vanne bistable fonctionnant comme un interrupteur et utilisant la pression de l’air comme entrée et sortie. Une quantité spécifique de pression de l’air entraîne le basculement de l’interrupteur entre les deux états, et les vannes étaient maintenues fermées par des bandes de caoutchouc et programmées en ajoutant ou en supprimant des bandes de caoutchouc. Cela a entraîné un changement dans la quantité de pression nécessaire pour l’activation. 

Les tests ont démontré que les circuits pouvaient être utilisés pour contrôler un robot mou en forme de main, un coussin pneumatique et un robot de la taille d’une boîte à chaussures qui marchait un nombre de pas programmé pour récupérer un objet. 

Daniel Preston est professeur adjoint de génie mécanique à Rice et co-auteur de l’étude. 

“La plus grande réalisation dans ce travail est l’intégration du contrôle numérique et analogique dans la même architecture de système,” a déclaré Preston. 

Avec les deux, les circuits de contrôle pneumatique peuvent être programmés numériquement avec les “uns et les zéros que l’on pense dans un ordinateur traditionnel. Mais nous pouvons également intégrer des capacités analogiques, des choses continues.” il continue. “Cela nous permet de simplifier vraiment l’architecture globale du système et d’atteindre de nouvelles capacités qui n’étaient pas accessibles dans les travaux précédents.”