हवा-चालित कंप्यूटर मेमोरी सॉफ्ट रोबोटिक मूवमेंट को नियंत्रित कर सकती है

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय – रिवरसाइड के इंजीनियरों ने एक हवा-चालित कंप्यूटर मेमोरी विकसित की है जो सॉफ्ट रोबोट की मूवमेंट को नियंत्रित करने में मदद कर सकती है। यह नया सिस्टम सॉफ्ट रोबोटिक्स में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक को संबोधित करता है, जो प्न्यूमेटिक्स और इलेक्ट्रॉनिक्स के बीच मिसमैच है।

इस शोध को पीएलओएस वनमें प्रकाशित किया गया है।

सॉफ्ट रोबोट की मूवमेंट को नियंत्रित करने के लिए दबाव वाली हवा का उपयोग किया जाता है, जो पारंपरिक रिगिड रोबोट की तुलना में अधिक सुरक्षित होते हैं।

मौजूदा सिस्टम जो प्न्यूमेटिक सॉफ्ट रोबोट को नियंत्रित करते हैं, वे इलेक्ट्रॉनिक वाल्व और कंप्यूटर पर निर्भर करते हैं ताकि रोबोट के मूविंग पार्ट्स की स्थिति बनाए रखी जा सके। हालांकि, इलेक्ट्रॉनिक पार्ट्स इन रोबोट की लागत, आकार और शक्ति की मांग को बढ़ाते हैं।

इस टीम का नेतृत्व बायोइंजीनियरिंग के डॉक्टरेट छात्र शेन होआन, बायोइंजीनियरिंग प्रोफेसर विलियम ग्रोवर, कंप्यूटर साइंस प्रोफेसर फिलिप ब्रिस्क और मैकेनिकल इंजीनियर प्रोफेसर कोन्स्टेंटिनोस कैरीडिस ने किया था। इस टीम ने सॉफ्ट रोबोटिक्स के क्षेत्र को आगे बढ़ाने के लिए अतीत से प्रेरणा ली।

“प्न्यूमेटिक लॉजिक” एक बार थर्मोस्टैट और जलवायु नियंत्रण प्रणाली जैसे विभिन्न उत्पादों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता था। यह विद्युत के बजाय हवा पर निर्भर करता है, और हवा सर्किट या चैनलों में बहती है। हवा का दबाव भी चालू/बंद या सच/झूठा का प्रतिनिधित्व करता है, और आधुनिक कंप्यूटर में यह 1 और 0 के रूप में कोड में प्रस्तुत किया जाता है, जो तब विद्युत चार्ज को नियंत्रित कर सकता है।

प्न्यूमेटिक सॉफ्ट रोबोट को अपने मूविंग पार्ट्स की स्थिति को याद रखने और बनाए रखने की आवश्यकता होती है, इसलिए शोधकर्ताओं ने प्न्यूमेटिक लॉजिक “मेमोरी” विकसित करने का लक्ष्य रखा, जो वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी की आवश्यकता को समाप्त कर सकता है।

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प्न्यूमेटिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी बनाना

इस टीम ने अपनी प्न्यूमेटिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी (रैम) चिप बनाने के लिए माइक्रोफ्लुइडिक वाल्व का उपयोग किया, जो इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजिस्टर के बजाय उपयोग किया जाता है। मूल रूप से माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स पर तरल पदार्थ के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया, माइक्रोफ्लुइडिक वाल्व हवा के प्रवाह को भी नियंत्रित कर सकते हैं। वाल्व दबाव अंतर के खिलाफ सील होते हैं, और यह तब भी सच है जब वे हवा की आपूर्ति लाइन से जुड़े नहीं होते हैं। यह प्रणाली फंसे हुए दबाव अंतर का निर्माण करती है, जो स्मृति के रूप में कार्य करती है और रोबोट के एक्चुएटर की स्थिति को बनाए रख सकती है।

इन वाल्व के घने सरणी पर निर्भर करके, रोबोटिक मूवमेंट उन्नत ऑपरेशन कर सकते हैं। साथ ही, वे महंगे, भारी और शक्ति-गहन इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेयर की आवश्यकता को कम करते हैं।

इस टीम ने पहले माइक्रोफ्लुइडिक वाल्व को संशोधित किया ताकि वे बड़े हवा के प्रवाह दर को संभाल सकें। उन्होंने तब 8-बिट प्न्यूमेटिक रैम चिप का उत्पादन किया जो बड़े और तेजी से चलते सॉफ्ट रोबोट को नियंत्रित करने में सक्षम थी, इससे पहले कि वे इसे 3डी-प्रिंटेड रबर के हाथों में एकीकृत करें।

प्न्यूमेटिक रैम वायुमंडलीय-दबाव हवा का उपयोग “0” या झूठा मान का प्रतिनिधित्व करने के लिए करता है, और वैक्यूम का उपयोग “1” या सच मान का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। जब वायुमंडलीय दबाव से जुड़ा होता है, तो सॉफ्ट रोबोटिक उंगलियां फैलती हैं, और जब वैक्यूम से जुड़ा होता है, तो वे सिकुड़ जाती हैं।

शोधकर्ता रैम चिप पर चैनलों में वायुमंडलीय दबाव और वैक्यूम के संयोजन को बदलने में सक्षम थे ताकि रोबोट पियानो पर नोट, कॉर्ड और अंततः एक पूरा गीत बजा सके।

टीम के अनुसार, यह प्रणाली सिद्धांत रूप में इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेयर की आवश्यकता के बिना अन्य रोबोटों को संचालित करने के लिए उपयोग की जा सकती है। यह केवल एक बैटरी-चालित पंप की आवश्यकता होती है जो वैक्यूम बना सके।

सिस्टम में सकारात्मक दबाव की अनुपस्थिति के कारण दुर्घटनावश अधिक दबाव और रोबोट और नियंत्रण प्रणाली की विफलता का कोई जोखिम नहीं है। इसका मतलब है कि ये रोबोट मानवों के आसपास बहुत सुरक्षित हैं, इसलिए उन्हें पहनने योग्य डिवाइस के रूप में उपयोग किया जा सकता है।