空气动力计算机内存可以控制软机器人运动

加州大学河滨分校的工程师开发了一种空气动力计算机存储器，可以帮助控制软机器人的运动。 新系统解决了软机器人技术中最大的挑战之一，即气动与电子之间的不匹配。

该研究发表于 PLOS ONE.

压缩空气用于移动气动软机器人的柔软、橡胶四肢和夹具，这些机器人比传统的刚性机器人更擅长执行精细的任务。 同时，它们也更安全。 

用于控制气动软体机器人的现有系统依靠电子阀和计算机来维持机器人运动部件的位置。 然而，电子部件增加了此类机器人的成本、尺寸和功率需求。

该团队由生物工程博士生 Shane Hoan、生物工程教授 William Grover、计算机科学教授 Phillip Brisk 和机械工程师教授 Konstantinos Karydis 领导。 该团队从过去汲取灵感，推动软机器人领域的发展。 

1990 世纪 1 年代初，“气动逻辑”曾被用于控制各种不同的产品，例如恒温器和气候控制系统。 它依靠空气而不是电力，空气通过电路或通道流动。 气压也用来表示开/关或真/假，在现代计算机中，用代码中的0和XNUMX来表示，从而可以控制电荷。

气动软机器人需要记住并保持其运动部件的位置，因此研究人员着手开发气动逻辑“存储器”，这可以消除对当前使用的电子存储器的需求。 

创建气动随机存取存储器

该团队使用微流体阀而不是电子晶体管创建了气动随机存取存储器（RAM）芯片。 微流阀最初设计用于控制微流控芯片上的液体流动，但也能够控制空气流动。 这些阀门针对压差进行密封，即使它们与供气管线断开也是如此。 该系统产生了捕获的压差，它充当存储器并可以维持机器人执行器的状态。 

通过依靠这些密集的阀门阵列，机器人运动可以执行高级操作。 同时，它们减少了对昂贵、笨重且耗电的电子硬件的需求。 

该团队首先修改了微流体阀，以便它们能够处理更大的空气流量。 然后，他们生产了一种 8 位气动 RAM 芯片，该芯片能够控制更大、移动速度更快的软机器人，然后将其集成到 3D 打印的橡胶手中。 

气动 RAM 依靠大气压来表示“0”或 FALSE 值，而真空则用于表示“1”或 TRUE 值。 当连接到大气压力时，柔软的机器人手指会伸展，当连接到真空时，它们会收缩。

研究人员能够改变 RAM 芯片通道内的气压和真空的组合，使机器人演奏音符、和弦，并最终在钢琴上演奏整首歌曲。 

据该团队介绍，该系统理论上可以用于操作其他机器人，而无需电子硬件。 它只需要一个电池供电的泵来产生真空。 

由于系统中不存在正压，因此也不存在意外超压以及机器人和控制系统故障的风险。 这意味着这些机器人在人类周围更加安全，因此它们可以用作可穿戴设备。