Cercetătorii creează noi sisteme de control pentru roboți moi

O echipă de cercetători în robotică, ingineri și oameni de știință din domeniul materialelor de la Universitatea Rice și Universitatea Harvard a demonstrat opțiuni de sisteme de control analog și pneumatic pentru roboți moi. Echipa a arătat că este posibil să se dezvolte circuite neelectronice programabile pentru a controla acțiunile roboților moi. Aceste circuite funcționează prin procesarea informațiilor codificate în impulsuri de aer comprimat.

Cercetarea a fost publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Crearea sistemului de control

Colter Decker este autorul principal al studiului și un student undergraduate la Rice.

“Parte din frumusețea acestui sistem este că putem reduce realmente calculul la componentele sale de bază”, a spus Decker.

El a spus, de asemenea, că sistemele de control electronic au fost rafinate de-a lungul deceniilor, și prin recrearea circuitelor electronice “cu analogi la presiune și debit în loc de tensiune și curent”, este mai ușor să se incorporeze calculul pneumatic.

Decker a creat sistemul de control al roboților moi în mare parte din materiale de uz casnic, cum ar fi paie de plastic și benzi de cauciuc. În experimente, sistemul a demonstrat porți logice pneumatice care pot fi configurate pentru a efectua operații cunoscute sub numele de funcții booleane, care sunt esențiale pentru calculul modern.

“Scopul nu a fost niciodată să înlocuim complet calculatoarele electronice”, a spus Decker.

În multe cazuri, roboții moi sau purtabili nu au nevoie decât să fie programați pentru câteva mișcări simple. În ceea ce privește noua tehnologie, este posibil ca aceasta “să fie mult mai ieftină și mai sigură pentru utilizare și mult mai durabilă” decât controalele electronice tradiționale.

Noul proiect a fost o colaborare între mai multe grupuri de cercetare și un total de nouă coautori.

Echipa a creat două componente. Prima este un actuator piston care traduce presiunea aerului în forță mecanică. Și a doua este o valvă care poate fi închisă și deschisă. Componentele au fost construite din diverse părți, incluzând paie de plastic, tuburi de plastic flexibile, benzi de cauciuc, hârtie de pergament și foi de poliuretan termoplastic.

Combinarea componentelor într-un dispozitiv unic

Cele două componente pot fi combinate într-un dispozitiv unic, care este o valvă bistabilă care funcționează ca un comutator și folosește presiunea aerului ca intrare și ieșire. O cantitate specifică de presiune a aerului determină comutarea între cele două stări, iar valvele au fost ținute închise de benzi de cauciuc și programate prin adăugarea sau eliminarea benzilor de cauciuc. Acest lucru a determinat o schimbare în cantitatea de presiune necesară pentru activare.

Testele au demonstrat că circuitele pot fi utilizate pentru a controla un robot moale în formă de mână, un pernă pneumatic și un robot de mărimea unei cutii de pantofi care a mers un număr prestabilit de pași pentru a recupera un obiect.

Daniel Preston este asistent profesor de inginerie mecanică la Rice și coautor al studiului.

“Cel mai mare realizare în această lucrare este încorporarea atât a controlului digital, cât și a celui analog în aceeași arhitectură a sistemului”, a spus Preston.

Cu ambele, circuitele de control pneumatice pot fi programate digital cu “unii și zero care se gândesc la un calculator tradițional. Dar putem aduce și capacități analogice, lucruri care sunt continue.” el continuă. “Acest lucru ne permite să simplificăm realmente arhitectura generală a sistemului și să obținem capacități noi care nu au fost accesibile în lucrările anterioare.”