Memori Komputer Berdaya Udara Dapat Mengontrol Gerakan Robot Lunak

Insinyur di University of California – Riverside telah mengembangkan memori komputer berdaya udara yang dapat membantu mengontrol gerakan robot lunak. Sistem baru ini menangani salah satu tantangan terbesar dalam robotika lunak, yaitu ketidakcocokan antara pneumatik dan elektronik.

Penelitian ini dipublikasikan di PLOS One.

Udara bertekanan digunakan untuk menggerakkan kaki dan penggenggam robot lunak yang terbuat dari bahan karet, yang lebih baik dalam melakukan tugas-tugas halus daripada robot rigid tradisional. Pada saat yang sama, mereka juga lebih aman.

Sistem yang ada saat ini untuk mengontrol robot lunak pneumatik bergantung pada katup elektronik dan komputer untuk mempertahankan posisi bagian-bagian robot yang bergerak. Namun, komponen elektronik meningkatkan biaya, ukuran, dan kebutuhan daya robot tersebut.

Tim peneliti dipimpin oleh mahasiswa doktoral bidang teknik biomedis Shane Hoan, profesor teknik biomedis William Grover, profesor ilmu komputer Phillip Brisk, dan profesor teknik mesin Konstantinos Karydis. Tim ini mengambil inspirasi dari masa lalu untuk maju dalam bidang robotika lunak.

“Logika pneumatik” pernah digunakan untuk mengontrol berbagai produk seperti termostat dan sistem kontrol iklim pada awal 1990-an. Ini bergantung pada udara bukan listrik, dan udara mengalir melalui sirkuit atau saluran. Tekanan udara juga digunakan untuk mewakili on/off atau true/false, dan dalam komputer modern, ini diwakili oleh 1 dan 0 dalam kode, yang kemudian dapat mengontrol muatan listrik.

Robot lunak pneumatik memerlukan memori untuk mengingat dan mempertahankan posisi bagian-bagian yang bergerak, sehingga peneliti berusaha mengembangkan “memori” logika pneumatik, yang dapat menghilangkan kebutuhan akan memori elektronik yang saat ini digunakan.

https://www.youtube.com/watch?v=FnG7ApR5GS0

Mengembangkan Memori Akses Acak Pneumatik

Tim ini mengembangkan chip memori akses acak pneumatik, atau RAM, dengan menggunakan katup mikrofluidik bukan transistor elektronik. Awalnya dirancang untuk mengontrol aliran cairan pada chip mikrofluidik, katup mikrofluidik juga dapat mengontrol aliran udara. Katup-katup ini tertutup terhadap perbedaan tekanan, dan ini benar bahkan ketika mereka terputus dari saluran udara. Sistem ini menciptakan perbedaan tekanan yang terjebak, yang bertindak sebagai memori dan dapat mempertahankan keadaan aktuator robot.

Dengan mengandalkan array katup yang padat, gerakan robot dapat melakukan operasi yang lebih maju. Pada saat yang sama, mereka mengurangi kebutuhan akan perangkat keras elektronik yang mahal, besar, dan menghabiskan daya.

Tim ini pertama-tama memodifikasi katup mikrofluidik sehingga mereka dapat menangani laju aliran udara yang lebih besar. Mereka kemudian memproduksi chip RAM pneumatik 8-bit yang dapat mengontrol robot lunak yang lebih besar dan lebih cepat sebelum mengintegrasikannya dengan tangan karet 3D.

Memori RAM pneumatik bergantung pada tekanan udara atmosfer untuk mewakili nilai “0” atau FALSE, dan vakum digunakan untuk mewakili nilai “1” atau TRUE. Ketika terhubung ke tekanan atmosfer, jari-jari robot lunak mengembang, dan ketika terhubung ke vakum, mereka mengkerut.

Peneliti dapat mengubah kombinasi tekanan atmosfer dan vakum dalam saluran pada chip RAM untuk membuat robot memainkan nada, akord, dan akhirnya sebuah lagu lengkap di piano.

Menurut tim, sistem ini secara teoretis dapat digunakan untuk mengoperasikan robot lain tanpa kebutuhan akan perangkat keras elektronik. Ini hanya memerlukan pompa bertenaga baterai untuk menciptakan vakum.

Tidak ada risiko kelebihan tekanan yang tidak disengaja dan kegagalan sistem robot dan kontrol karena tidak adanya tekanan positif dalam sistem. Ini berarti robot-robot ini jauh lebih aman di sekitar manusia, sehingga mereka dapat digunakan sebagai perangkat yang dapat dikenakan.