Мягкому роботу — пневматическую память

20 июль, 2021 - 10:25

Мягкому роботу — пневматическую память

Пневматическим мягким роботам требуется способ запоминать и поддерживать положение своих движущихся частей. Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside) поставили перед собой цель, сделать такую память также пневматической, вместо используемой сегодня электронной. Эти электронные компоненты значительно увеличивают стоимость, размер и расход энергии мягких роботов, сужая спектр их возможностей.

В журнале открытого доступа PLOS One команда инженеров UC Riverside представила сконструированную ими пневматическую RAM, в которой вместо электронных транзисторов используются микрожидкостные клапаны. Эта инновация, по их словам, преодолевает одно из самых больших препятствий на пути развития мягкой робототехники: фундаментальное несоответствие между пневматикой и электроникой.

Хотя эти клапаны изначально разработаны для управления потоком жидкости в каналах микрожидкостных чипов, но они подходят и для управления потоком воздуха. Устройства остаются закрытыми даже при отсоединении от линии подачи воздуха, создавая заблокированные перепады давления, которые функционируют как память и поддерживают состояние исполнительных механизмов робота. Плотные массивы этих клапанов могут выполнять сложные операции: исследователям удалось заставить робота воспроизводить ноты, аккорды и даже целую песню — «У Мэри был ягненок» — на фортепиано.

Доработав клапаны для работы с большими расходами воздуха команда смогла создать 8-битный чип пневматической оперативной памяти, способный управлять более крупными и быстро движущимися мягкими роботами. Он был установлен в пару резиновых рук, напечатанных на 3D-принтере. Пневматическое ОЗУ использует воздух атмосферного давления для представления значения «0» и вакуум для представления логической единицы. Мягкие пальцы робота выдвигаются при атмосферном давлении и сжимаются при подключении к вакууму.

Теоретически эту систему можно использовать без какого-либо электронного оборудования, кроме аккумуляторного насоса (для создания вакуума). Исследователи отмечают, что отсутствие повышенного давления где-либо в системе устраняет риск случайного скачка давления и серьезного отказа робота или его системы управления. Роботы, использующие данную технологию, будут особенно безопасными для людей, что открывает перспективы из применения, например, в носимых устройствах для младенцев с двигательными нарушениями.