空气动力计算机内存可以控制软机器人运动

加利福尼亚大学河滨分校的工程师们开发了一种空气动力计算机内存，可以帮助控制软机器人的运动。这种新系统解决了软机器人领域的一个最大挑战，即气动和电子系统之间的不匹配。

该研究发表在 PLOS One。

压缩空气被用来移动软机器人的软、橡胶状肢体和抓握器，这些机器人在执行精细任务时比传统的刚性机器人更好，也更安全。

目前用于控制气动软机器人的系统依赖于电子阀门和计算机来维持机器人的移动部件的位置。然而，电子部件增加了机器人的成本、尺寸和功耗。

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和机械工程教授Konstantinos Karydis领导。该团队从过去的经验中汲取灵感，以推进软机器人领域的发展。

“气动逻辑”曾经被用于控制各种产品，如1990年代初期的恒温器和气候控制系统。它依赖于空气而不是电力，空气流经电路或通道。空气压力也被用来表示开/关或真/假，在现代计算机中，这被表示为代码中的1和0，从而可以控制电荷。

气动软机器人需要记住和维持其移动部件的位置，因此研究人员旨在开发气动逻辑“内存”，以消除当前使用的电子内存的需要。

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创建气动随机存取内存

该团队通过使用微流体阀而不是电子晶体管创建了他们的气动随机存取内存（RAM）芯片。最初设计用于控制微流体芯片上的液体流动，微流体阀也可以控制空气流动。阀门被密封在压力差中，即使断开空气供应线也保持这种状态。这种系统创建了被困的压力差，作为内存，可以维持机器人的执行器状态。

通过依赖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、笨重和耗电的电子硬件的需求。

该团队首先修改了微流体阀，以便它们可以处理更大的空气流速。然后，他们生产了一个8位气动RAM芯片，能够控制更大、更快移动的软机器人，然后将其集成到3D打印的橡胶手中。

气动RAM使用大气压力表示“0”或假值，使用真空表示“1”或真值。当连接到大气压力时，软机器人手指伸展，当连接到真空时，手指收缩。

研究人员能够通过改变RAM芯片上的通道中的大气压力和真空的组合，使机器人在钢琴上演奏音符、和弦，甚至整个歌曲。

根据该团队的说法，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创建真空。

由于系统中没有正压，也没有意外过压和机器人及控制系统故障的风险。这意味着这些机器人在人类周围更安全，因此可以用作可穿戴设备。