Luftpowerset Minne Kan Kontrollere Myke Robotbevegelser

Ingeniører ved University of California – Riverside har utviklet en luftpowerset minne som kan hjelpe med å kontrollere bevegelsene til myke roboter. Det nye systemet løser ett av de største problemene i myk robotikk, som er misforholdet mellom pneumatiske og elektroniske systemer.

Forskningen ble publisert i PLOS One.

Trykkluft brukes til å flytte de myke, gummiaktige lemmer og gripearmene til pneumatiske myke roboter, som er bedre til å utføre ømme oppgaver enn tradisjonelle stive roboter. Samtidig er de også tryggere.

De eksisterende systemene som brukes til å kontrollere pneumatiske myke roboter, baserer seg på elektroniske ventiler og datamaskiner for å holde posisjonen til robotens bevegelige deler. Imidlertid øker elektroniske deler kostnadene, størrelsen og kraftbehovet til slike roboter.

Teamet ble ledet av bioingeniør-student Shane Hoan, bioingeniør-professor William Grover, datavitenskapsprofessor Phillip Brisk og maskiningeniør-professor Konstantinos Karydis. Teamet tok inspirasjon fra fortiden for å fremme feltet myk robotikk.

“Pneumatiske logikk” ble en gang brukt til å kontrollere forskjellige produkter som termostater og klimakontrollsystemer på begynnelsen av 1990-tallet. Den baserer seg på luft i stedet for elektrisitet, og luften strømmer gjennom kretser eller kanaler. Lufttrykk brukes også til å representere på/av eller sann/usann, og i moderne datamaskiner representeres dette av 1 og 0 i kode, som deretter kan kontrollere elektriske ladninger.

Pneumatiske myke roboter må huske og holde posisjonen til deres bevegelige deler, så forskerne satte ut til å utvikle pneumatiske logikk “minne”, som kunne eliminere behovet for den elektroniske minnet som brukes i dag.

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

Opprettelse av Pneumatiske Tilgangsminne

Teamet skapte sitt pneumatiske tilgangsminne, eller RAM, brikke ved å bruke mikrofluidiske ventiler i stedet for elektroniske transistorer. Opprinnelig designet for å kontrollere flyten av væsker på mikrofluidiske brikker, kan mikrofluidiske ventiler også kontrollere luftstrømmen. Ventilene er forseglet mot et trykkdifferensial, og dette er sant selv når de er frakoblet fra en luftforsyningsslange. Dette systemet skapte fanget trykkdifferensialer, som fungerer som minner og kan holde tilstandene til en robottens aktuatorer.

Ved å basere seg på disse tette arrayene av ventiler, kan robotbevegelsene utføre avanserte operasjoner. Samtidig reduserer de behovet for dyre, bulke og kraftforbrukende elektroniske maskinvare.

Teamet modifiserte først mikrofluidiske ventiler så de kunne håndtere større luftstrømningshastigheter. Deretter produserte de en 8-bits pneumatiske RAM-brikke som var i stand til å kontrollere større og raskere myke roboter før de inkorporerte den i 3D-utskrevne gummihender.

Pneumatiske RAM baserer seg på atmosfærisk trykk luft for å representere en “0” eller FALSKE verdi, og vakuum brukes til å representere en “1” eller SANNE verdi. Når den er koblet til atmosfærisk trykk, strekkes myke robotfingre ut, og når den er koblet til vakuum, trekkes de inn.

Forskerne kunne variere kombinasjonene av atmosfærisk trykk og vakuum i kanalene på RAM-brikken for å få roboten til å spille noter, akkorder og til slutt en hel sang på et piano.

Ifølge teamet kunne dette systemet teoretisk brukes til å operere andre roboter uten behov for elektroniske maskinvare. Det krever bare en batteridrevet pumpe for å skape et vakuum.

Det er også ingen risiko for utilsiktet overtrykk og robot- og kontrollsystemfeil takket være fraværet av positivt trykk i systemet. Dette betyr at disse robotene er mye tryggere rundt mennesker, så de kunne brukes som bærbare enheter.