Hava Gücüyle Çalışan Bilgisayar Belleği Yumuşak Robotik Hareketleri Kontrol Edebilir

California - Riverside Üniversitesi'ndeki mühendisler, yumuşak robotların hareketlerini kontrol etmeye yardımcı olabilecek, havayla çalışan bir bilgisayar belleği geliştirdiler. Yeni sistem, pnömatik ve elektronik arasındaki uyumsuzluk olan yumuşak robotikteki en büyük zorluklardan birini ele alıyor.

Araştırma yayınlandı PLoS ONE.

Basınçlı hava, hassas görevleri yerine getirmede geleneksel sert robotlardan daha iyi olan pnömatik yumuşak robotların yumuşak, lastik gibi uzuvlarını ve kıskaçlarını hareket ettirmek için kullanılır. Aynı zamanda daha güvenlidirler. 

Pnömatik yumuşak robotları kontrol etmek için kullanılan mevcut sistemler, robotun hareketli parçalarının konumunu korumak için elektronik valflere ve bilgisayarlara dayanır. Ancak elektronik parçalar, bu tür robotların maliyetini, boyutunu ve güç taleplerini artırır.

Ekip, biyomühendislik doktora öğrencisi Shane Hoan, biyomühendislik profesörü William Grover, bilgisayar bilimi profesörü Phillip Brisk ve makine mühendisi profesörü Konstantinos Karydis tarafından yönetildi. Ekip, yumuşak robotik alanında ilerlemek için geçmişten ilham aldı. 

"Pnömatik mantık", 1990'ların başında bir zamanlar termostatlar ve iklim kontrol sistemleri gibi çeşitli farklı ürünleri kontrol etmek için kullanılıyordu. Elektrik yerine havaya dayanır ve hava devreler veya kanallardan akar. Hava basıncı ayrıca açık/kapalı veya doğru/yanlış'ı temsil etmek için kullanılır ve modern bilgisayarlarda bu, kodda 1 ve 0 ile temsil edilir, bu da daha sonra elektrik yüklerini kontrol edebilir.

Pnömatik yumuşak robotların hareketli parçalarının konumlarını hatırlaması ve sürdürmesi gerekiyor, bu nedenle araştırmacılar şu anda kullanılan elektronik belleğe olan ihtiyacı ortadan kaldırabilecek pnömatik mantık "belleği" geliştirmeye koyuldu. 

Pnömatik Rastgele Erişim Belleğinin Oluşturulması

Ekip, elektronik transistörler yerine mikroakışkan valfler kullanarak pnömatik rastgele erişimli bellek veya RAM çipini oluşturdu. Başlangıçta mikroakışkan çipler üzerindeki sıvı akışını kontrol etmek için tasarlanan mikroakışkan valfler, hava akışını da kontrol edebilir. Valfler, bir basınç farkına karşı sızdırmazdır ve bu, bir hava besleme hattından ayrıldıklarında bile geçerlidir. Bu sistem, hafıza görevi gören ve bir robotun aktüatörlerinin durumlarını koruyabilen sıkışmış basınç farkları yarattı. 

Bu yoğun valf dizilerine güvenerek, robotik hareketler gelişmiş operasyonlar gerçekleştirebilir. Aynı zamanda pahalı, hantal ve güç tüketen elektronik donanıma olan ihtiyacı da azaltırlar. 

Ekip önce mikroakışkan valfleri daha büyük hava akış hızlarını kaldırabilecek şekilde değiştirdi. Daha sonra, daha büyük ve daha hızlı hareket eden yumuşak robotları 8D baskılı kauçuk ellere dahil etmeden önce kontrol edebilen 3 bitlik bir pnömatik RAM çipi ürettiler. 

Pnömatik RAM, "0" veya YANLIŞ bir değeri temsil etmek için atmosferik basınçlı havaya dayanır ve "1" veya DOĞRU bir değeri temsil etmek için vakum kullanılır. Yumuşak robotik parmaklar atmosferik basınca bağlandığında uzar ve vakuma bağlandığında daralır.

Araştırmacılar, robotun notaları, akorları ve nihayetinde bir piyanoda bütün bir şarkıyı çalmasını sağlamak için RAM çipindeki kanallar içindeki atmosferik basınç ve vakum kombinasyonlarını değiştirebildiler. 

Ekibe göre, bu sistem teorik olarak elektronik donanıma ihtiyaç duymadan diğer robotları çalıştırmak için kullanılabilir. Vakum oluşturmak için yalnızca pille çalışan bir pompa gerekir. 

Sistemde pozitif basınç olmaması sayesinde, yanlışlıkla aşırı basınçlandırma ve robotik ve kontrol sistemi arızası riski de yoktur. Bu, bu robotların insanlar arasında çok daha güvenli olduğu, dolayısıyla giyilebilir cihazlar olarak kullanılabileceği anlamına gelir.