Bộ Nhớ Máy Tính Sử Dụng Năng Lượng Không Khí Có Thể Kiểm Soát Chuyển Động Của Rô Bốt Mềm

Các kỹ sư tại Đại học California – Riverside đã phát triển một bộ nhớ máy tính sử dụng năng lượng không khí có thể giúp kiểm soát chuyển động của rô bốt mềm. Hệ thống mới này giải quyết một trong những thách thức lớn nhất trong lĩnh vực rô bốt mềm, đó là sự không tương thích giữa hệ thống khí nén và điện tử.

Nghiên cứu này đã được công bố trên PLOS One.

Không khí nén được sử dụng để di chuyển các chi và gắp mềm, đàn hồi của rô bốt mềm khí nén, которые tốt hơn trong việc thực hiện các nhiệm vụ tinh tế hơn so với rô bốt cứng truyền thống. Đồng thời, chúng cũng an toàn hơn.

Các hệ thống hiện có được sử dụng để kiểm soát rô bốt mềm khí nén dựa trên van điện tử và máy tính để duy trì vị trí của các bộ phận di chuyển của rô bốt. Tuy nhiên, các bộ phận điện tử tăng chi phí, kích thước và nhu cầu năng lượng của các rô bốt này.

Đội ngũ nghiên cứu được dẫn đầu bởi sinh viên tiến sĩ kỹ thuật sinh học Shane Hoan, giáo sư kỹ thuật sinh học William Grover, giáo sư khoa học máy tính Phillip Brisk và giáo sư kỹ thuật cơ khí Konstantinos Karydis. Đội ngũ này đã lấy cảm hứng từ quá khứ để phát triển lĩnh vực rô bốt mềm.

“Lôgic khí nén” từng được sử dụng để kiểm soát các sản phẩm khác nhau như thiết bị điều nhiệt và hệ thống điều khiển khí hậu vào đầu những năm 1990. Nó dựa trên không khí thay vì điện, và không khí chảy qua các mạch hoặc kênh. Áp suất không khí cũng được sử dụng để đại diện cho trên / tắt hoặc đúng / sai, và trong máy tính hiện đại, điều này được đại diện bởi 1 và 0 trong mã, sau đó có thể kiểm soát các điện tích.

Rô bốt mềm khí nén cần phải nhớ và duy trì vị trí của các bộ phận di chuyển, vì vậy các nhà nghiên cứu đã thiết lập để phát triển bộ nhớ “lôgic khí nén”, có thể loại bỏ nhu cầu về bộ nhớ điện tử hiện đang được sử dụng.

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

Tạo Bộ Nhớ Ngẫu Nhiên Khí Nén

Đội ngũ này đã tạo ra bộ nhớ ngẫu nhiên khí nén, hoặc RAM, của họ bằng cách sử dụng van vi lưu chất thay vì transistor điện tử. Ban đầu được thiết kế để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng trên các chip vi lưu chất, van vi lưu chất cũng có thể kiểm soát dòng chảy không khí. Van được niêm phong chống lại sự khác biệt áp suất, và điều này đúng ngay cả khi chúng được ngắt kết nối với dòng cấp khí. Hệ thống này tạo ra sự khác biệt áp suất bị mắc kẹt, hoạt động như bộ nhớ và có thể duy trì trạng thái của các bộ phận hoạt động của rô bốt.

Bằng cách dựa vào các mảng van dày đặc, các chuyển động rô bốt có thể thực hiện các hoạt động tiên tiến. Đồng thời, chúng giảm nhu cầu về phần cứng điện tử đắt tiền, cồng kềnh và tiêu thụ năng lượng.

Đội ngũ này đầu tiên đã sửa đổi van vi lưu chất để chúng có thể xử lý các tốc độ dòng chảy không khí lớn hơn. Sau đó, họ sản xuất một chip RAM khí nén 8 bit có khả năng kiểm soát rô bốt mềm lớn hơn và di chuyển nhanh hơn trước khi tích hợp nó vào tay rubber được in 3D.

Bộ nhớ RAM khí nén dựa trên không khí áp suất khí quyển để đại diện cho giá trị “0” hoặc GIẢ, và chân không được sử dụng để đại diện cho giá trị “1” hoặc ĐÚNG. Khi được kết nối với áp suất khí quyển, các ngón tay rô bốt mềm mở rộng, và khi được kết nối với chân không, chúng co lại.

Các nhà nghiên cứu đã có thể thay đổi các kết hợp của áp suất khí quyển và chân không trong các kênh trên chip RAM để làm cho rô bốt chơi nốt, hợp âm và cuối cùng là một bản nhạc hoàn chỉnh trên piano.

Theo đội ngũ này, hệ thống này có thể được sử dụng để vận hành các rô bốt khác mà không cần phần cứng điện tử. Nó chỉ yêu cầu một máy bơm năng lượng pin để tạo ra chân không.

Không có rủi ro về áp suất quá mức và sự cố hệ thống điều khiển rô bốt do sự vắng mặt của áp suất dương trong hệ thống. Điều này có nghĩa là những rô bốt này an toàn hơn khi ở gần con người, vì vậy chúng có thể được sử dụng như thiết bị đeo.