זיכרון מחשב מונע אוויר לשליטה ברובוטים רכים

מהנדסים באוניברסיטת UC ריברסייד פיתחו זיכרון מחשב המופעל באמצעות אוויר ובאמצעותו ניתן לשלוט על רובוטים רכים.

העבודה, שפורסמה בכתב העת 'גישה פתוחה', PLoS ONE, נראה להתגבר על אחד המכשולים הגדולים ביותר לקידום הרובוטיקה הרכה שהיא חוסר ההתאמה בין פנאומטיקה ואלקטרוניקה.

רובוטים רכים פנאומטיים משתמשים באוויר לחץ כדי להזיז גפיים רכות וגומיות ולא רק מציעים ביצועים מעולים לרובוטים נוקשים מסורתיים בכל מה שקשור לביצוע משימות עדינות, אלא שבני אדם הרבה יותר בטוחים להיות בסביבה - במיוחד כשמדובר בעבודה לצד קובוטים. .

נכון לעכשיו רובוטים רכים פנאומטיים עדיין משתמשים בשסתומים ובמחשבים אלקטרוניים כדי לשמור על מיקום החלקים הנעים של הרובוט, דבר שיכול להוסיף עלויות, גודל ודרישות כוח ניכרים לרובוטים רכים, מה שמגביל את היתכנותם.

בתגובה, צוות בראשות הדוקטורנט ללימודי הנדסה ביולוגית שיין הוואנג, יועצו, הפרופסור ללימודי הנדסה ביולוגית, פרופסור למדעי המחשב פיליפ בריסק, והפרופסור להנדסת מכונות קונסטנטינוס קרידיס, פיתחו "זיכרון" לוגיקה פנאומטית לרובוט רך, תוך ביטול האלקטרוניקה זיכרון המשמש כיום למטרה זו.

בהיגיון פנאומטי, אוויר, לא חשמל, זורם דרך מעגלים או ערוצים ולחץ אוויר משמש לייצוג / כיבוי או נכון / שקר. במחשבים מודרניים, מצבים לוגיים אלה מיוצגים על ידי קוד 1 ו 0 כדי להפעיל או לסיים מטענים חשמליים.

החוקרים יצרו את זיכרון הגישה האקראית הפנאומטית שלהם, או RAM, שבב באמצעות שסתומים מיקרו-פלואידים במקום טרנזיסטורים אלקטרוניים. תוכנן במקור לבקרת זרימת הנוזלים על שבבי מיקרו-נוזלים, שסתומים אלה יכולים גם לשלוט בזרימת האוויר.

השסתומים נותרים אטומים נגד הפרש לחץ גם כאשר הם מנותקים מקו אספקת אוויר, ויוצרים הפרשי לחץ כלואים המתפקדים כזיכרונות ושומרים על מצבי מפעילי הרובוט. מערכים צפופים של שסתומים אלה יכולים לבצע פעולות מתקדמות ולהפחית את החומרה האלקטרונית היקרה, המגושמת וצורכת החשמל המשמשת בדרך כלל לשליטה ברובוטים פנאומטיים.

לאחר שינוי שסתומי המיקרו-נוזלים בכדי להתמודד עם קצב זרימת אוויר גדול יותר, הצוות ייצר שבב RAM פנאומטי של 8 סיביות המסוגל לשלוט על רובוטים רכים גדולים יותר ומהירים יותר ושילב אותו בזוג ידיים מגומי המודפסות בתלת-ממד. ה- RAM הפנאומטי משתמש באוויר בלחץ אטמוספרי כדי לייצג ערך "3" או FALSE, ואקום כדי לייצג ערך "0" או TRUE. האצבעות הרובוטיות הרכות מורחבות כשמחברים אותן ללחץ אטמוספרי ומתכווצות כשמחברים אותה לוואקום.

בתיאוריה, ניתן להשתמש במערכת זו להפעלת רובוטים אחרים ללא חומרה אלקטרונית כלשהי ורק משאבה המופעלת באמצעות סוללה ליצירת ואקום. החוקרים ציינו כי ללא לחץ חיובי בשום מקום במערכת - לחץ אוויר אטמוספרי רגיל בלבד - אין סיכון של לחץ יתר בשוגג וכשל אלים של הרובוט או מערכת הבקרה שלו.

רובוטים משתמשים בזה טֶכנוֹלוֹגִיָה יהיה בטוח במיוחד לשימוש עדין בבני אדם או בסביבתם, כגון מכשירים לבישים לתינוקות עם מוגבלות מוטורית.