Hava Gücüyle Çalışan Bilgisayar Hafızası Yumuşak Robot Hareketlerini Kontrol Edebilir

Kaliforniya Üniversitesi – Riverside mühendisleri, yumuşak robotların hareketlerini kontrol edebilecek hava güçüyle çalışan bir bilgisayar hafızası geliştirdiler. Yeni sistem, yumuşak robotikteki en büyük zorluklardan biri olan pnömatik ve elektronik arasındaki uyumsuzluğu ele alıyor.

Araştırma PLOS One‘de yayımlandı.

Hava basınçlı hava, yumuşak, kauçuktan yapılmış uzuvları ve tutucuları hareket ettirmek için kullanılır ve bu, geleneksel sert robotlara göre daha nazik görevleri gerçekleştirmede daha iyidir. Aynı zamanda daha güvenlidir.

Hava basınçlı yumuşak robotları kontrol etmek için kullanılan mevcut sistemler, robotun hareketli parçalarının konumunu korumak için elektronik valfler ve bilgisayarlar kullanır. Ancak elektronik parçalar, bu robotların maliyetini, boyutunu ve güç talebini artırır.

Takım, bioengineering doktora öğrencisi Shane Hoan, bioengineering profesörü William Grover, bilgisayar bilimi profesörü Phillip Brisk ve makine mühendisliği profesörü Konstantinos Karydis tarafından yönetildi. Takım, yumuşak robotik alanını ilerletmek için geçmişten ilham aldı.

“Hava mantığı” bir zamanlar 1990’ların başlarında termostatlar ve iklim kontrol sistemleri gibi çeşitli ürünlerin kontrolü için kullanıldı. Elektrik yerine hava kullanır ve hava, devreler veya kanallar aracılığıyla akar. Hava basıncı, ayrıca açık/kapalı veya doğru/yanlış olarak temsil edilir ve modern bilgisayarlarda, bu, 1 ve 0 ile kodlanır ve daha sonra elektriksel yükleri kontrol edebilir.

Hava basınçlı yumuşak robotlar, hareketli parçalarının konumlarını hatırlamak ve korumak zorundadır, bu nedenle araştırmacılar, elektronik bellek yerine kullanılabilecek “hava mantığı” belleği geliştirmeye çalıştılar.

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

Hava Rastgele Erişim Belleği Oluşturma

Takım, mikrofluidik valfler kullanarak hava rastgele erişim belleği veya RAM çipi oluşturdu. İlk olarak mikrofluidik çiplerde sıvı akışını kontrol etmek için tasarlanan mikrofluidik valfler, aynı zamanda hava akışını kontrol edebilir. Valfler, bir hava besleme hattından bağlantılı olmadıkları zaman bile basınç farkına karşı mühürlenir. Bu sistem, robotun aktüatörlerinin durumlarını koruyabilen basınç farkları oluşturur.

Bu valf dizilerini kullanarak, robotik hareketler gelişmiş operasyonlar gerçekleştirebilir ve aynı zamanda pahalı, hantal ve güç tüketen elektronik donanımın ihtiyacını azaltabilir.

Takım, önce mikrofluidik valfleri daha büyük hava akış oranlarını işleyebilecek şekilde değiştirdi ve ardından 3D yazıcı ile üretilen lastik ellere entegre edilmeden önce, daha büyük ve daha hızlı hareket eden yumuşak robotları kontrol edebilecek 8 bitlik bir hava RAM çipi üretti.

Hava RAM, “0” veya YANLIŞ değerini temsil etmek için atmosferik basınçlı hava kullanır ve vakum, “1” veya DOĞRU değerini temsil eder. Atmosferik basınçla bağlantılı olduğunda, yumuşak robotik parmaklar uzar ve vakumla bağlantılı olduğunda büzüşür.

Araştırmacılar, RAM çipindeki kanallardaki atmosferik basınç ve vakum kombinasyonlarını değiştirerek, robotun bir piyanoda notalar, akorlar ve nihayetinde bir şarkı çaldırmasını sağlayabildiler.

Takıma göre, bu sistem teorik olarak elektronik donanım olmadan diğer robotları çalıştırmak için kullanılabilir. Sadece vakum oluşturmak için bir pil güdümlü pompaya ihtiyaç duyar.

Sistemin positive basınç olmaması nedeniyle, kazara aşırı basınçlandırma ve robotik ve kontrol sistemi arızası riski yoktur. Bu, bu robotların insanların etrafında daha güvenli olabileceği anlamına gelir, bu nedenle giyilebilen cihazlar olarak kullanılabilir.