Yumuşak Robotlar için Yeni Kontrol Sistemleri Geliştiren Araştırmacılar

Rice Üniversitesi ve Harvard Üniversitesi’nden bir ekip olan robotik araştırmacılar, mühendisler ve malzeme bilimcileri, yumuşak robotlar için analog ve hava ile çalışan kontrol sistemi seçeneklerini gösterdi. Ekibin, programlanabilir, elektronik olmayan devreleri geliştirmek ve yumuşak robotların eylemlerini kontrol etmek için mümkün olduğunu kanıtladı. Bu devreler, sıkıştırılmış hava patlamalarında kodlanmış bilgileri işleyerek çalışır.

Araştırma, Proceedings of the National Academy of Sciences

Kontrol Sistemini Oluşturma

Colter Decker çalışmanın baş yazarı ve Rice Üniversitesi’nden bir lisans öğrencisidir.

“Bu sistemin güzelliğinin bir kısmı, gerçekten hesaplama işlemini temel bileşenlerine indirgememize olanak sağlamasıdır” dedi Decker.

Ayrıca, elektronik kontrol sistemlerinin on yıllar boyunca geliştirildiğini ve bilgisayar devrelerini “basınç ve akış hızı yerine gerilim ve akım analogları ile” yeniden yaratmak suretiyle, pnömatik hesaplamayı dahil etmenin daha kolay olduğunu söyledi.

Decker, yumuşak robotik kontrol sistemini büyük ölçüde günlük malzemelerden, Örneğin plastik çubuklar ve lastik bantlardan oluşturdu. Deneylerde, sistem hava ile çalışan mantık kapılarını gösterdi ve bunlar modern bilgisayarlaştırmada kritik öneme sahip olan Boolean işlemleri gerçekleştirmek için yapılandırılabiliyordu.

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

Çoğu durumda, yumuşak robotlar veya giyilebilir cihazlar sadece birkaç basit hareket için programlanmalıdır. Yeni teknoloji için, “daha ucuz ve daha güvenli bir kullanım ve daha dayanıklı” olabileceği mümkün.

Yeni proje, birkaç araştırma grubu ve toplam dokuz ortak yazar arasındaki bir işbirliği idi.

Ekibin oluşturduğu iki bileşen vardır. Birincisi, hava basıncını mekanik güce çeviren piston benzeri bir aktüatör ve ikincisi açılıp kapanabilen bir valf. Bileşenler, çeşitli parçalardan, Örneğin plastik çubuklar, esnek plastik borular, lastik bantlar, parşömen kağıdı ve termoplastik poliüretan levhalarından oluşmaktadır.

Tek Bir Cihaza Bileşenleri Birleştirmek

İki bileşen, hava basıncını girdi ve çıktı olarak kullanan ve bir anahtarı gibi çalışan bir bistabil valf olan tek bir cihazda birleştirilebilir. Belirli bir hava basıncı, anahtarın iki durum arasında değişmesine neden olur ve valfler lastik bantlar tarafından kapatılır ve lastik bantlar eklenerek veya çıkarılarak programlanır. Bu, aktivasyon için gereken basınç miktarında bir değişiklik sonucunu verir.

Testler, devrelerin, yumuşak, el şeklinde bir robota, bir pnömatik yastığa ve önceden programlanmış bir số adımda yürüyen ve bir nesne almak için tasarlanmış bir robota kontrol etmek için kullanılabileceğini gösterdi.

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

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

Her ikisiyle birlikte, pnömatik kontrol devreleri, “geleneksel bir bilgisayarda düşündüğünüz gibi ‘1’ler ve ‘0’lar’ ile dijital olarak programlanabilir. Ancak analog yetenekler, sürekli şeyler getirebiliriz” diye devam etti. “Bu, genel sistem mimarisini gerçekten basitleştirmemize ve önceki çalışmalarda erişilemeyen yeni yetenekler elde etmemize olanak sağlar.”