محققان دانشگاه هاروارد هشت پا پنوماتیک را می سازند

محققان با تشریح کار خود در ژورنال Nature ، گفتند که روبات های نرم می توانند چگونگی تعامل انسان با ماشین ها را تغییر دهند. تلاش های قبلی برای ساخت روبات های کاملاً سازگار با موانع جاده ای روبرو شده است. سایر روبات های بدن نرم دارای منبع تغذیه سفت و سخت یا به سیستم های برقی یا پنوماتیک خارجی وصل شده اند.

"یک دید دیرینه برای زمینه روباتیک نرم ایجاد روبات هایی کاملاً نرم است ، اما این تلاش همیشه در جایگزینی اجزای سفت و سخت مانند باتری و کنترل های الکترونیکی با سیستم های نرم آنالوگ و سپس قرار دادن همه آنها بوده است." رابرت وود ، استاد دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه هاروارد جان A. پالسون. "این تحقیق نشان می دهد که ما می توانیم به راحتی اجزای اصلی یک روبات ساده ، کاملاً نرم را تولید کنیم ، که پایه و اساس طراحی های پیچیده تری را ایجاد می کند."

این دستگاه که حدود 7 سانتی متر طول دارد و مانند یک اختاپوس کوچک شکل می گیرد ، از ژل های سیلیکونی با سختی های مختلف ساخته شده است. اختاپوت هاروارد "پنوماتیک" است و از گاز تحت فشار استفاده می شود اما هوای فشرده ندارد. در عوض ، مقدار کمی از محلول هیدروژن پراکسید 50٪ در یک سلول سوختی با یک کاتالیزور پلاتین واکنش نشان می دهد و مایع را به مقدار زیادی از گاز تبدیل می کند ، که درون بازوهای اکتوبوت جریان می یابد و محفظه ها را درون هشت اندام جداگانه متورم می کند. متعاقباً هواکش ، بازوها را به موقعیت اصلی خود بازمی گرداند.

اختاپوت به کنترلهای الکترونیکی متکی نیست. در عوض ، محققان از منطق میکروسیالی به عنوان یک کنترل کننده نرم و یک روش چاپ سه بعدی چند ماده ای برای ساخت شبکه های پنوماتیک در یک بدنه ربات الاستومری استفاده کردند. یک رویکرد مونتاژ ترکیبی به تیم اجازه می دهد تا از لیتوگرافی نرم ، قالب سازی و چاپ سه بعدی استفاده کنند تا به سرعت طیف وسیعی از مواد و عناصر کاربردی مورد نیاز برای عملکرد مستقل و بدون ربات یک ربات نرم را بسازد.

سیستم شیرهای چک و شیرهای سوئیچ در کنترل کننده نرم ، جریان سیال را به داخل و از طریق سیستم تنظیم می کند. کانال های جریان تنها چند صد میکرون عرض را به کنترلر نرم الگوی می کنند. به عنوان یک قیاس الکتریکی ، شیرهای چک ، مخازن سوخت ، نوسان ساز ، محفظه های واکنش ، محرک ها و دیافراگم های هواکش به ترتیب شبیه دیودها ، خازن های تأمین ، اسیلاتور برقی ، آمپلی فایرها ، خازنها و مقاومتهای کشویی هستند.

برای شروع کار ، 0.5 میلی لیتر سوخت از طریق پمپ سرنگ به هر دو مخزن سوخت تزریق می شود. مخازن سوخت با فشار تقریباً 50 kPa به طور ناگهانی گسترش می یابد ، و مجبور می شود سوخت داخل اسیلاتور شود. نوسان ساز شامل یک سیستم شیرآلات چکشی و چک است که بطور متناوب سوخت را به داخل اتاقهای واکنش پلاتین منتقل می کند ، جایی که به سرعت تجزیه می شود. دریچه های بازرسی پایین دست مانع از بازگشت گاز تحت فشار به کنترل نرم می شود و به محرک ها می رسد. فشار گاز محرک ها را از بین می برد و از طریق دهانه دریچه هوا را بیرون می کشد. پس از تهویه ، جریان سوخت در یک محفظه واکنش متوقف می شود و جریان به سمت دیگر شروع می شود ، و دنباله ای مشابه را در اتاق دیگر کاتالیزوری پایین دست و شبکه محرک آغاز می کند.

رایان تروبی ، دانشجوی فارغ التحصیل و نویسنده همكاری مقاله ، اظهار داشت: سادگی روند مونتاژ ، طرح های پیچیده تری را هموار می كند. در مرحله بعد ، تیم هاروارد امیدوار است که یک اختاپوس پنوماتیک طراحی کند که بتواند با محیط آن خزنده ، شنا و تعامل کند. روزی ممکن است از روبات های نرم برای انجام عمل های جراحی یا فشردن ابزارها یا دوربین ها به مکان های دارای مشکل دسترسی استفاده شود.