Yumuşak Robotlar için Yeni Kontrol Sistemleri Geliştiren Araştırmacılar

Rice Üniversitesi ve Harvard Üniversitesi’nden bir grup robotik araştırmacı, mühendis ve malzeme bilimcisi, yumuşak robotlar için analog ve hava ile çalışan kontrol sistemi seçeneklerini gösterdi. Ekibin lideri ve Rice Üniversitesi’nden bir öğrenci olan Colter Decker, “Bu sistemin güzelliği, gerçekten hesaplama işlemlerini temel bileşenlerine indirgeyebilmemizdir” dedi.

Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirilerinde yayımlandı.

Kontrol Sistemini Oluşturma

Decker, elektronik kontrol sistemlerinin on yıllar boyunca geliştirildiğini ve bilgisayar devrelerini “basınç ve akış hızı yerine voltaj ve akım ile benzerleri” ile yeniden yaratmanın, pnömatik hesaplama işlemlerini entegre etmeyi kolaylaştırdığını söyledi.

Decker, yumuşak robotik kontrol sistemini büyük ölçüde günlük malzemelerden oluşturdu, Bunlar arasında plastik çubuklar ve lastik bantlar bulunuyordu. Deneylerde, sistem hava ile çalışan mantık kapılarını gösterdi ve Boolean işlemleri gerçekleştirebiliyordu.

“Hedef, elektronik bilgisayarların yerini tamamen almak değildi” dedi Decker.

Çoğu durumda, yumuşak robotlar veya giyilebilir cihazlar sadece birkaç basit hareket için programlanmalıdır. Yeni teknoloji, geleneksel elektronik kontrollerden “daha ucuz, daha güvenli ve daha dayanıklı” olabilir.

Yeni proje, birkaç araştırma grubunun işbirliği ile gerçekleştirildi ve toplam dokuz ortak yazarı vardı.

Ekibin oluşturduğu iki bileşen vardı. Birincisi, hava basıncını mekanik güce çeviren bir piston benzeri aktüatördü. İkincisi, açılıp kapanabilen bir valf idi. Bileşenler, çeşitli parçalardan oluşuyordu, Bunlar arasında plastik çubuklar, esnek plastik tüpler, lastik bantlar, parşömen kağıtları ve termoplastik poliüretan sayfaları bulunuyordu.

Bileşenleri Tek Bir Cihaza Birleştirme

İki bileşen, hava basıncını girdi ve çıktı olarak kullanan bir anahtarı gibi çalışan bir bistabil valf olan tek bir cihaza birleştirilebilirdi. Belirli bir hava basıncı, anahtarın iki durum arasında geçiş yapmasına neden oluyordu ve valfler lastik bantlar ile kapatılıyordu ve lastik bantlar eklenerek veya çıkarılarak programlanıyordu. Bu, aktivasyon için gereken basınç miktarında bir değişikliğe neden oluyordu.

Testler, devrelerin, bir yumuşak, el şeklinde robota, bir pnömatik yastığa ve bir ayakkabı kutusu büyüklüğünde, önceden programlanmış bir aantal adımlarla yürüyen ve bir nesne alan robota kontrol edebileceğini gösterdi.

Daniel Preston, Rice Üniversitesi’nde mekanik mühendisliği yardımcı profesörü ve çalışmanın ortak yazarıdır.

“Bu çalışmadaki en büyük başarı, aynı sistem mimarisinde hem dijital hem de analog kontrolü birleştirebilmektir” dedi Preston.

Her ikisiyle, pnömatik kontrol devreleri geleneksel bir bilgisayardaki “sifir ve birlerle” programlanabilir, ancak “sürekli şeyler” olarak da analog yetenekler eklenilebilir. “Bu, genel sistem mimarisini gerçekten basitleştirmemize ve önceki çalışmalarda erişilemeyen yeni yetenekler elde etmemize olanak tanır” diye devam etti.