Компьютерная память с пневматическим приводом для управления мягкими роботами
Инженеры UC Riverside разработали компьютерную память с пневматическим приводом, которую можно использовать для управления мягкими роботами.
Работа, опубликованная в журнале открытого доступа, PLOS One, стремится преодолеть одно из самых больших препятствий на пути развития мягкой робототехники - несоответствие между пневматикой и электроникой.
Пневматические мягкие роботы используют сжатый воздух для перемещения мягких резиновых конечностей и захватов и не только обеспечивают превосходную производительность по сравнению с традиционными жесткими роботами, когда дело доходит до выполнения деликатных задач, но и для людей намного безопаснее находиться рядом, особенно когда речь идет о работе с коботами. .
В настоящее время в мягких пневматических роботах по-прежнему используются электронные клапаны и компьютеры для поддержания положения движущихся частей робота, что может значительно увеличить требования к стоимости, размеру и мощности мягких роботов, ограничивая их возможности.
В ответ группа, возглавляемая докторантом биоинженерии Шейном Хоангом, его советником, профессором биоинженерии Уильямом Гровером, профессором информатики Филипом Бриском и профессором машиностроения Константиносом Каридисом, разработала пневматическую логическую «память» для мягкого робота, устранив электронную память, используемая в настоящее время для этой цели.
В пневматической логике воздух, а не электричество, проходит через цепи или каналы, а давление воздуха используется для обозначения включения / выключения или истины / ложности. В современных компьютерах эти логические состояния представлены кодами 1 и 0 для запуска или прекращения электрических зарядов.
Исследователи создали свою пневматическую микросхему оперативной памяти, или ОЗУ, с использованием микрофлюидных клапанов вместо электронных транзисторов. Эти клапаны, изначально разработанные для управления потоком жидкости на микрожидкостных чипах, также могут управлять потоком воздуха.
Клапаны остаются закрытыми от перепада давления даже при отключении от линии подачи воздуха, создавая задержанные перепады давления, которые функционируют как память и поддерживают состояния исполнительных механизмов робота. Плотные массивы этих клапанов могут выполнять сложные операции и сокращать использование дорогостоящего, громоздкого и энергоемкого электронного оборудования, обычно используемого для управления пневматическими роботами.
После модификации микрожидкостных клапанов для работы с большими расходами воздуха команда создала 8-битный чип пневматической RAM, способный управлять более крупными и быстро движущимися мягкими роботами, и включил его в пару резиновых рук, напечатанных на 3D-принтере. Пневматическое ОЗУ использует воздух атмосферного давления для представления значения «0» или ЛОЖЬ и вакуум для представления значения «1» или ИСТИНА. Мягкие пальцы робота выдвигаются при атмосферном давлении и сжимаются при подключении к вакууму.
Теоретически эту систему можно использовать для управления другими роботами без какого-либо электронного оборудования и только с аккумуляторным насосом для создания вакуума. Исследователи отметили, что без положительного давления где-либо в системе - только нормального атмосферного давления воздуха - нет риска случайного превышения давления и серьезного отказа робота или его системы управления.
Роботы, использующие это technology были бы особенно безопасны для деликатного использования на людях или рядом с ними, например, в носимых устройствах для младенцев с двигательными нарушениями.