كشف المهندسون في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد عن ذاكرة كمبيوتر تعمل بالهواء يمكن استخدامها للتحكم في الروبوتات اللينة. يتغلب الابتكار على واحدة من أكبر العقبات التي تحول دون تطوير الروبوتات اللينة: عدم التوافق الأساسي بين علم الهواء المضغوط والإلكترونيات.
تستخدم الروبوتات الهوائية اللينة الهواء المضغوط لتحريك الأطراف والمقابض اللينة والمطاطية وهي متفوقة على الروبوتات الصلبة التقليدية لأداء المهام الدقيقة كما أنها أكثر أمانًا لتواجد البشر. Baymax ، الروبوت المرافق للرعاية الصحية في فيلم الرسوم المتحركة لعام 2014 ، Big Hero 6 ، هو روبوت يعمل بالهواء المضغوط لسبب وجيه.
لكن الأنظمة الحالية للتحكم في الروبوتات اللينة الهوائية لا تزال تستخدم الصمامات الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر للحفاظ على موضع الأجزاء المتحركة للروبوت. تضيف هذه الأجزاء الإلكترونية تكلفة وحجمًا وطلبات كبيرة إلى الروبوتات اللينة ، مما يحد من جدواها.
يسبق "المنطق الهوائي" أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية وقد قدم ذات مرة مستويات متقدمة من التحكم في مجموعة متنوعة من المنتجات ، من منظمات الحرارة والمكونات الأخرى لأنظمة التحكم في المناخ إلى عازف البيانو في أوائل القرن العشرين. في المنطق الهوائي ، يتدفق الهواء ، وليس الكهرباء ، عبر الدوائر أو القنوات ، ويستخدم ضغط الهواء لتمثيل التشغيل / الإيقاف أو الصواب / الخطأ. في أجهزة الكمبيوتر الحديثة ، يتم تمثيل هذه الحالات المنطقية بالرمز 1900 و 1 في الكود لتشغيل أو إنهاء الشحنات الكهربائية.
تحتاج الروبوتات اللينة التي تعمل بالهواء المضغوط إلى طريقة لتذكر مواضع أجزائها المتحركة والحفاظ عليها. أدرك الباحثون أنه إذا تمكنوا من إنشاء "ذاكرة" منطقية تعمل بالهواء المضغوط لإنسان آلي ناعم ، فيمكنهم التخلص من الذاكرة الإلكترونية المستخدمة حاليًا لهذا الغرض.
صنع الباحثون ذاكرة الوصول العشوائي الهوائية أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الخاصة بهم باستخدام صمامات ميكروفلويديك بدلاً من الترانزستورات الإلكترونية. صممت صمامات الموائع الدقيقة في الأصل للتحكم في تدفق السوائل على رقائق موائع جزيئية ، ولكن يمكنها أيضًا التحكم في تدفق الهواء. تظل الصمامات محكمة الإغلاق ضد فرق الضغط حتى عند فصلها عن خط إمداد الهواء ، مما يؤدي إلى إنشاء فروق ضغط محاصرة تعمل كذاكرة وتحافظ على حالات مشغلات الروبوت. يمكن للصفائف الكثيفة من هذه الصمامات إجراء عمليات متقدمة وتقليل الأجهزة الإلكترونية باهظة الثمن وضخمة والمستهلكة للطاقة المستخدمة عادةً للتحكم في الروبوتات الهوائية.
بعد تعديل صمامات الموائع الدقيقة للتعامل مع معدلات تدفق الهواء الأكبر ، أنتج الفريق شريحة ذاكرة الوصول العشوائي الهوائية 8 بت قادرة على التحكم في الروبوتات اللينة الأكبر والأسرع حركة ، ودمجها في زوج من الأيدي المطاطية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تستخدم ذاكرة الوصول العشوائي الهوائية ضغط الهواء الجوي لتمثيل قيمة "3" أو FALSE ، والفراغ لتمثيل القيمة "0" أو القيمة الحقيقية. يتم تمديد الأصابع الآلية اللينة عند توصيلها بالضغط الجوي وتقلص عند توصيلها بالفراغ.
من خلال تغيير توليفات الضغط الجوي والفراغ داخل القنوات على شريحة ذاكرة الوصول العشوائي ، تمكن الباحثون من جعل الروبوت يعزف النوتات والأوتار وحتى أغنية كاملة - "ماري هاد لامب" - على البيانو.
من الناحية النظرية ، يمكن استخدام هذا النظام لتشغيل روبوتات أخرى بدون أي أجهزة إلكترونية ومضخة تعمل بالبطارية فقط لإنشاء فراغ. لاحظ الباحثون أنه بدون ضغط إيجابي في أي مكان في النظام - فقط الضغط الجوي العادي - لا يوجد خطر حدوث زيادة في الضغط عرضي وفشل عنيف للروبوت أو نظام التحكم الخاص به. الروبوتات التي تستخدم هذا التكنلوجيا سيكون آمنًا بشكل خاص للاستخدام الدقيق مع البشر أو حولهم ، مثل الأجهزة القابلة للارتداء للرضع الذين يعانون من إعاقات حركية.
