Inżynierowie opracowują miękką rękę robota, która potrafi grać w Nintendo

Naukowcy i inżynierowie z Uniwersytetu w Maryland opracowali wydrukowaną w technice 3D miękką rękę robota, która jest w stanie grać w grę Nintendo Super Mario Bros.

W tym, co jest niesamowitym postępem w zakresie zwinności rąk robota, badania zostały przedstawione w Science Advances.

Dziedzina miękkiej robotyki koncentruje się na elastycznych i nadmuchiwanych robotach, które są zasilane wodą lub powietrzem, podczas gdy tradycyjne roboty są zasilane prądem elektrycznym. Istnieje zwiększone zainteresowanie miękką robotyką ze względu na ich bezpieczeństwo i adaptacyjność, co sprawiło, że często są one wykorzystywane w protezach i urządzeniach medycznych. Jednak do czasu nowych badań, trudno było kontrolować płyny, które umożliwiają robotom zginanie i poruszanie się.

Zespół badawczy został poprowadzony przez asystenta profesora inżynierii mechanicznej Uniwersytetu w Maryland, Ryana D. Sochola. Duży przełom zespołu nastąpił, gdy udało im się wydrukować w technice 3D w pełni zmontowane miękkie roboty z zintegrowanymi obwodami fluidicznymi, a wszystko to zostało wykonane w jednym kroku.

Joshua Hubbard jest współautorem pierwszego miejsca.

“Poprzednio, każdy palec miękkiej ręki robota wymagałby własnej linii kontrolnej, co może ograniczać przenośność i użyteczność”, wyjaśnia Hubbard. “Ale dzięki wydrukowaniu miękkiej ręki robota z naszymi zintegrowanymi tranzystorami fluidicznymi, może grać w Nintendo na podstawie jednego wejścia ciśnieniowego.”

Zdjęcie: Uniwersytet w Maryland

Demonstracja robota

Zespół zademonstrował miękką rękę robota, projektując zintegrowany obwód fluidiczny, który umożliwił jej działanie w odpowiedzi na jedną kontrolowaną ciśnieniowo. Przy zastosowaniu niskiego ciśnienia, zespół mógł sprawić, że pierwszy palec naciśnie kontroler Nintendo, aby Mario poszedł. Przy zastosowaniu wysokiego ciśnienia, Mario skoczył.

Ręka opierała się na zaprogramowanym programie, który automatycznie przełączał się między stanami wyłączenia, niskim, średnim i wysokim ciśnieniem, i była w stanie obsłużyć kontroler Nintendo pomyślnie i ukończyć pierwszy poziom gry w czasie krótszym niż 90 sekund.

Ruben Acevedo jest niedawnym absolwentem doktoratu i współautorem pierwszego miejsca.

“Ostatnio, kilka grup próbowało wykorzystać obwody fluidiczne, aby zwiększyć autonomię miękkich robotów”, powiedział Acevedo, “ale metody budowy i integracji tych obwodów fluidicznych z robotami mogą trwać dni lub tygodnie, z dużym stopniem ręcznej pracy i umiejętności technicznej.”

Wydruk 3D

Zespół opierał się na “PolyJet 3D Printing”, który ma wiele warstw wielomateriałowych “atramentów” ułożonych jeden na drugim w 3D.

Kristen Edwards jest współautorem badania.

“W ciągu jednego dnia i przy minimalnym nakładzie pracy, naukowcy mogą teraz przejść od naciśnięcia przycisku start na drukarce 3D do posiadania gotowych miękkich robotów – w tym wszystkich miękkich aktuatorów, elementów obwodów fluidicznych i cech ciała – gotowych do użycia”, powiedziała Edwards

Wybranie Mario nie było tylko decyzją opartą na zabawie, ale służyło również jako dokładny sposób pomiaru zwinności ręki. Czas i układ poziomów gry są już ustalone, a jeden błąd kończy grę. To zapewniło nowy sposób oceny robota.

Inne postępy badawcze i dostęp otwarty

Artykuł badawczy zespołu szczegółowo opisuje również miękkie roboty inspirowane żółwiami lądowymi, które zostały wydrukowane w centrum drukowania 3D Terrapin Works.

Strategia zespołu jest również otwarta, a artykuł jest dostępny dla wszystkich do przeczytania. Zespół również połączył swoje materiały uzupełniające z GitHub, i zawiera wszystkie pliki projektowe elektronicznych.

“Wolnie dzielimy się wszystkimi naszymi plikami projektowymi, aby każdy mógł je łatwo pobrać, zmodyfikować na żądanie i wydrukować – czy to za pomocą własnej drukarki, czy za pośrednictwem usługi drukowania, takiej jak my – wszystkie miękkie roboty i elementy obwodów fluidicznych z naszej pracy”, powiedział Sochol. “Mamy nadzieję, że ta strategia drukowania 3D w otwartym źródle poszerzy dostępność, rozpowszechnianie, powtarzalność i przyjęcie miękkich robotów z zintegrowanymi obwodami fluidicznymi i, w efekcie, przyspieszy postęp w tej dziedzinie.”

Zespół obecnie bada, w jaki sposób ich technika może być wykorzystana w aplikacjach biomedycznych, takich jak urządzenia rehabilitacyjne, narzędzia chirurgiczne i dostosowane protezy.