Hava Gücüyle Çalışan Bilgisayar Hafızası Yumuşak Robot Hareketlerini Kontrol Edebilir

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

Araştırma PLOS One‘da yayımlandı.

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

Mevcut sistemler, pnömatik yumuşak robotları kontrol etmek için elektronik valfler ve bilgisayarlar kullanır, ancak bu, robotların maliyetini, boyutunu ve güç gereksinimlerini artırır.

Takım, bioengineering doktorası 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” olarak bilinen bir sistem, 1990’lı yıllarda çeşitli ürünlerin kontrolü için kullanılmıştı. Bu sistem, elektrik yerine havayı kullanır ve hava, devreler veya kanallar aracılığıyla akar. Hava basıncı, açma/kapama veya doğru/yanlış değerlerini temsil eder ve modern bilgisayarlarda bu, 1 ve 0 olarak kodlanır ve elektriksel yükleri kontrol edebilir.

Pnömatik yumuşak robotlar, hareketli parçalarının konumlarını hatırlamak ve korumak zorundadır, bu nedenle araştırmacılar, elektronik hafıza yerine kullanılabilecek bir “hava mantığı” hafızası geliştirmeye çalıştılar.

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

Hava Gücüyle Çalışan Rastgele Erişim Hafızasının Oluşturulması

Takım, mikrofluidik valfleri kullanarak hava gücüyle çalışan bir rastgele erişim hafızası (RAM) çipi oluşturdu. İlk olarak sıvı akışını kontrol etmek için tasarlanmış olan mikrofluidik valfler, aynı zamanda hava akışını kontrol edebilir. Valfler, basınç farkına karşı mühürlenir ve bu, hava kaynağından ayrıldığında da geçerlidir. Bu sistem, tuzaflı basınç farkları oluşturur ve bunlar, robotun hareketli parçalarının durumlarını koruyabilir.

Bu valflerin yoğun dizileri sayesinde, robot hareketleri gelişmiş operasyonlar gerçekleştirebilir ve aynı zamanda pahalı, hantal ve güç tüketen elektronik donanımın ihtiyacını azaltır.

Takım, önce mikrofluidik valfleri daha büyük hava akış oranlarına sahip olacak şekilde değiştirdi ve sonra 8 bitlik bir hava RAM çipi üretti ve bunu daha büyük ve daha hızlı hareket eden yumuşak robotları kontrol edebilecek şekilde tasarladı ve 3D yazıcıdan üretilen kauçuktan yapılmış ellere entegre etti.

Hava RAM, atmosferik basınçta “0” veya YANLIŞ değerini temsil eder ve vakum, “1” veya DOĞRU değerini temsil eder. Atmosferik basınçla bağlandığında, yumuşak robotik parmaklar uzar ve vakumla bağlandığında büzüşür.

Araştırmacılar, RAM çipindeki kanallardaki atmosferik basınç ve vakum kombinasyonlarını değiştirerek robota bir piyanoda notalar, akorlar ve sonunda bir şarkı çaldırabildiler.

Takıma göre, bu sistem teorik olarak elektronik donanım olmadan diğer robotları çalıştırabilir. Sadece bir pil gücüyle çalışan bir vakum pompası gerekir.

Sistemdeki pozitif basınç olmayışı 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.