研究人员创建用于软体机器人的新控制系统

来自莱斯大学和哈佛大学的机器人研究人员、工程师和材料科学家团队已经展示了用于软体机器人的模拟和气动控制系统选项。该团队展示了开发可编程的非电子电路来控制软体机器人的动作是可能的。这些电路通过处理压缩空气中的编码信息来工作。

该研究发表在《国家科学院院刊》上。国家科学院院刊。

创建控制系统

科尔特·德克是该研究的首席作者，也是莱斯大学的本科生。

“这个系统的美妙之处在于，我们真正能够将计算简化到其基本组件，”德克说。

他还说，电子控制系统已经经过数十年的改进，通过用压力和流量速率代替电压和电流来重现计算机电路，使得将气动计算纳入其中变得更加容易。

德克使用日常材料，如塑料吸管和橡皮筋，创建了软体机器人控制系统。在实验中，该系统展示了可以配置为执行布尔函数的气动逻辑门，这对于现代计算至关重要。

“我们的目标从来不是完全取代电子计算机，”德克说。

在许多情况下，软体机器人或可穿戴设备只需要被编程为执行几个简单的动作。至于新技术，它“可能会比传统的电子控制更便宜、更安全、更耐用”。

该项目是几個研究小组之间的合作，共有九位共同作者。

该团队创建了两个组件。第一个是类似于活塞的执行器，可以将空气压力转换为机械力。第二个是可以打开和关闭的阀门。这些组件由各种部件组成，包括塑料吸管、柔性塑料管、橡皮筋、羊皮纸和热塑性聚氨酯片。

将组件组合成单个设备

这两个组件可以组合成一个单独的设备，即一个双稳态阀，像一个开关一样工作，使用空气压力作为输入和输出。特定的空气压力会导致开关在两个状态之间切换，阀门由橡皮筋保持关闭，并通过添加或删除橡皮筋来编程。这导致阀门激活所需的压力发生变化。

测试表明，这些电路可以用来控制一个软体、手形机器人、一个气动垫和一个鞋盒大小的机器人，该机器人可以按照预编程的步数行走以检索一个物体。

丹尼尔·普雷斯顿是莱斯大学机械工程系的助理教授，也是该研究的共同作者。

“这项工作中最大的成就是将数字和模拟控制纳入同一个系统架构，”普雷斯顿说。

通过同时使用这两种方法，气动控制电路可以用“传统计算机中的0和1”进行数字编程。但我们也可以引入模拟能力，即连续的东西。”他继续说：“这使我们能够真正简化整个系统架构，并实现以前无法实现的新功能。”