Araştırmacılar Son Nesil Yumuşak Robotları Geliştiriyor

Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilim Okulu (SEAS) araştırmacıları, hidrolik yumuşak aktüatörleri kontrol edebilen elektrikli olarak çalışan yumuşak valfler geliştirdiler. Ekibe göre, bu valfler yardımcı ve terapötik cihazlarda, yumuşak tutucularda, bio-ilhamlı yumuşak robotlarda, cerrahi robotlarda ve daha fazlasında uygulanabilir.

Yumuşak Robotları İnşa Etme Zorluğu

Araştırmacılar hala tamamen yumuşak robotlar inşa etmekte zorlanıyorlar çünkü bu cihazları çalıştırmak için birçok bileşene ihtiyaç duyuyorlar ve bu bileşenler rijit. Basınçlı sıvılarla çalışan yumuşak robotlar, geleneksel rijit robotların yapamadığı şekilde nazik nesnelerle etkileşime girme fırsatları sunuyor. Bu nedenle yeni gelişme çok önemli.

Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri (PNAS) ‘de yayımlandı. Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Robotik Girişimi tarafından desteklenmiştir.

Robert J. Wood, SEAS’da Harry Lewis ve Marlyn McGrath Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Profesörü ve araştırmanın kıdemli yazarıdır.

“Bugünün rijit düzenleme sistemleri, sıvı ile çalışan yumuşak robotların uyarlanabilirliğini ve hareketliliğini önemli ölçüde sınırlıyor” dedi Wood. “Burada, gelecekteki sıvı ile çalışan yumuşak robotlar için yumuşak borda kontrolleri olanağı sunan yumuşak ve hafif valfler geliştirdik.”

Yumuşak Valfler

Yumuşak valfler uzun süredir var olmasına rağmen, hiçbiri mevcut hidrolik aktüatörler için gereken basınç veya akış oranlarını başarmayı başaramadı. Bunu aşmak için ekip, yeni elektrikli olarak çalışan dinamik dielektrik elastomer aktüatörleri geliştirdi. Ultra yüksek güç yoğunluğu ve hafif olan bu yumuşak aktüatörler yüz binlerce döngü çalışabilir.

Araştırmacılar daha sonra yeni dielektrik elastomer aktüatörlerini bir yumuşak kanal ile birleştirdiler ve bu da sıvı kontrolü için bir yumuşak valf oluşturdu.

Siyi Xu, SEAS’da lisansüstü öğrenci ve makalenin ilk yazarı.

“Bu yumuşak valfler hızlı bir tepki süresine sahiptir ve hidrolik aktüatörlerin ihtiyaçlarını karşılayan sıvı basıncını ve akış oranlarını kontrol edebilir” dedi Xu. “Bu valfler, iç hacmi yüzlerce mikrolitreden on mili litreye kadar değişen makro ve küçük ölçekli hidrolik aktüatörlerin hızlı ve güçlü kontrolünü sağlar.”

Araştırmacılar, DEA yumuşak valflerini farklı hacimlerde hidrolik aktüatörlerin kontrolünü göstermek için kullandılar. Tek bir basınç kaynağından çalışan birden fazla aktüatörün bağımsız kontrolünü başardılar.

“Bu kompakt ve hafif DEA valfi, hidrolik aktüatörlerin önceden görülmemiş elektrikli kontrolünü sağlayarak, sıvı ile çalışan yumuşak robotların gelecekteki borda hareket kontrolü olanağını gösteriyor” dedi Xu.

Araştırmaya katkıda bulunan diğer yazarlar arasında Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun ve Kaitlyn Becker yer alıyor.