Peneliti Membuat Sistem Kontrol Baru untuk Robot Lunak

Tim peneliti robotika, insinyur, dan ilmuwan material dari Rice University dan Harvard University telah mendemonstrasikan opsi sistem kontrol analog dan udara untuk robot lunak. Tim menunjukkan bahwa memungkinkan untuk mengembangkan sirkuit non-elektronik yang dapat diprogram untuk mengontrol tindakan robot lunak. Sirkuit ini bekerja dengan memproses informasi yang dikodekan dalam bentuk udara yang dikompresi.

Penelitian ini diterbitkan di Proceedings of the National Academy of Sciences.

Membuat Sistem Kontrol

Colter Decker adalah penulis utama studi ini dan mahasiswa sarjana di Rice.

“Bagian dari keindahan sistem ini adalah bahwa kita benar-benar dapat mengurangi komputasi menjadi komponen dasarnya,” kata Decker.

Ia juga mengatakan bahwa sistem kontrol elektronik telah disempurnakan selama beberapa dekade, dan dengan merekayasa kembali sirkuit komputer “dengan analog untuk tekanan dan laju aliran bukan tegangan dan arus,” lebih mudah untuk mengintegrasikan komputasi pneumatik.

Decker menciptakan sistem kontrol robot lunak sebagian besar dari bahan sehari-hari, seperti sedotan plastik dan karet gelang. Dalam eksperimen, sistem menunjukkan gerbang logika yang digerakkan udara yang dapat dikonfigurasi untuk melakukan operasi yang disebut fungsi Boolean, yang sangat penting untuk komputasi modern.

“Tujuan kami tidak pernah untuk menggantikan komputer elektronik sepenuhnya,” kata Decker.

Dalam banyak kasus, robot lunak atau wearable hanya perlu diprogram untuk beberapa gerakan sederhana. Mengenai teknologi baru ini, “mungkin akan jauh lebih murah dan aman untuk digunakan dan lebih tahan lama” daripada kontrol elektronik tradisional.

Proyek baru ini adalah kolaborasi antara beberapa kelompok penelitian dan total sembilan co-penulis.

Tim menciptakan dua komponen. Yang pertama adalah aktuator seperti piston yang menerjemahkan tekanan udara menjadi gaya mekanik. Dan yang kedua adalah katup yang dapat dimatikan dan dihidupkan. Komponen-komponen ini dibangun dari berbagai bagian, termasuk sedotan plastik, selang plastik fleksibel, karet gelang, kertas parchment, dan lembaran poliuretan termoplastik.

Menggabungkan Komponen Menjadi Perangkat Tunggal

Dua komponen dapat digabungkan menjadi perangkat tunggal, yang merupakan katup bistabil yang beroperasi seperti sakelar dan menggunakan tekanan udara sebagai input dan output. Sejumlah tekanan udara tertentu menyebabkan sakelar berpindah antara dua keadaan, dan katup-katup tersebut ditutup oleh karet gelang dan diprogram dengan menambah atau mengurangi karet gelang. Ini menghasilkan perubahan dalam jumlah tekanan yang diperlukan untuk aktivasi.

Tes menunjukkan bahwa sirkuit dapat digunakan untuk mengontrol robot lunak berbentuk tangan, bantal udara, dan robot seukuran kotak sepatu yang berjalan sejumlah langkah yang diprogram sebelumnya untuk mengambil objek.

Daniel Preston adalah asisten profesor teknik mesin di Rice dan co-penulis studi ini.

“Prestasi terbesar dalam pekerjaan ini adalah integrasi kontrol digital dan analog dalam arsitektur sistem yang sama,” kata Preston.

Dengan keduanya, sirkuit kontrol pneumatik dapat diprogram secara digital dengan “satu dan nol yang Anda pikirkan dalam komputer tradisional. Tetapi kita juga dapat membawa kemampuan analog, hal-hal yang kontinu.” Ia melanjutkan. “Itu memungkinkan kita untuk benar-benar menyederhanakan arsitektur sistem secara keseluruhan dan mencapai kemampuan baru yang tidak dapat diakses dalam pekerjaan sebelumnya.”