Memoria Calculatoare Air-Powered Poate Controla Miscarile Roboților Moi

Inginerii de la Universitatea California – Riverside au dezvoltat o memorie a calculatorului air-powered care poate ajuta la controlul miscărilor roboților moi. Noul sistem abordează una dintre cele mai mari provocări în robotică moale, și anume discrepanța dintre pneumatică și electronică.

Cercetarea a fost publicată în PLOS One.

Aerul sub presiune este utilizat pentru a mișca membrele și cleștii moi, din cauciuc, ai roboților pneumatici moi, care sunt mai buni la efectuarea unor sarcini delicate decât roboții rigizi tradiționali. În același timp, aceștia sunt și mai siguri.

Sistemele existente utilizate pentru a controla roboții pneumatici moi se bazează pe valve electronice și calculatoare pentru a menține poziția părților mobile ale robotului. Cu toate acestea, componentele electronice cresc costul, dimensiunea și cerințele de putere ale acestor roboți.

Echipa a fost condusă de studentul doctoral în bioinginerie Shane Hoan, profesorul de bioinginerie William Grover, profesorul de științe computaționale Phillip Brisk și profesorul de inginerie mecanică Konstantinos Karydis. Echipa a luat inspirație din trecut pentru a avansa în domeniul roboților moi.

„Logica pneumatică” a fost utilizată în trecut pentru a controla diverse produse, cum ar fi termostatele și sistemele de control al climei, la începutul anilor 1990. Acesta se bazează pe aer în loc de electricitate, iar aerul curge prin circuite sau canale. Presiunea aerului este, de asemenea, utilizată pentru a reprezenta valori true/false, iar în calculatoarele moderne, aceasta este reprezentată prin 1 și 0 în cod, care pot controla sarcinile electrice.

Roboții pneumatici moi au nevoie să-și amintească și să mențină pozițiile părților mobile, astfel încât cercetătorii au încercat să dezvolte o „memorie” a logicii pneumatice, care ar putea elimina nevoia de memorie electronică utilizată în prezent.

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

Crearea Memoriei Pneumatice cu Acces Aleator

Echipa a creat memoria pneumatică cu acces aleator, sau RAM, utilizând valve microfluidice în loc de tranzistoare electronice. Inițial proiectate pentru a controla fluxul de lichide pe microchipuri, valvele microfluidice pot, de asemenea, să controleze fluxul de aer. Valvele sunt etanșate împotriva unei diferențe de presiune, iar acest lucru este valabil chiar și atunci când sunt deconectate de la o linie de alimentare cu aer. Acest sistem a creat diferențe de presiune capturate, care pot acționa ca memorie și pot menține stările actuatorilor unui robot.

Prin utilizarea acestor valve dense, mișcările robotului pot efectua operații avansate. În același timp, acestea reduc nevoia de hardware electronic scump, voluminos și consumator de energie.

Echipa a modificat inițial valvele microfluidice pentru a putea gestiona debite de aer mai mari. Apoi, au produs un cip de memorie pneumatică pe 8 biți, care a fost capabil să controleze roboți moi mai mari și mai rapizi, înainte de a îl integra în mâini din cauciuc imprimat 3D.

Memoria pneumatică se bazează pe aerul la presiune atmosferică pentru a reprezenta o valoare „0” sau FALSE, iar vidul este utilizat pentru a reprezenta o valoare „1” sau TRUE. Atunci când este conectat la presiunea atmosferică, degetele robotului se extind, iar atunci când este conectat la vid, se contractă.

Cercetătorii au putut varia combinațiile de presiune atmosferică și vid în canalele de pe cipul de memorie pentru a face ca robotul să cânte note, acorduri și, în cele din urmă, o întreagă melodie la pian.

Conform echipei, acest sistem ar putea fi utilizat teoretic pentru a opera alte roboți fără nevoia de hardware electronic. Acesta necesită doar o pompă cu baterie pentru a crea un vid.

De asemenea, nu există niciun risc de suprapresiune accidentală și de eșec al sistemului de control și al robotului, datorită absenței presiunii pozitive în sistem. Acest lucru înseamnă că acești roboți sunt mult mai siguri în jurul oamenilor, astfel încât ar putea fi utilizați ca dispozitive purtabile.