Powietrze w sterowaniu miękkimi robotami
Inżynierowie z UC Riverside połączyli świat pneumatyki z elektroniką – stworzyli zasilaną powietrzem pamięć komputerową, do sterowania miękkimi robotami.
Miękkie roboty pneumatyczne lepiej nadają się do delikatnych prac, np. w medycynie, od konwencjonalnych robotów. Wykorzystują one sprężone powietrze do poruszania kończynami.
Obecnie systemy sterowania miękkimi robotami wciąż wykorzystują zawory elektroniczne i komputery do określania odpowiednich pozycji. Jest to rozwiązanie dość kosztowne i ograniczające możliwość manewru robota.
Pracę nad systemem pneumatycznym prowadził zespół naukowców pod kierownictwem doktora bioinżynierii Shane’a Hoanga, profesora bioinżynierii Williama Grovera, profesora informatyki Philipa Briska i profesora inżynierii mechanicznej Konstantinosa Karydisa.
Systemy pneumatyczne miały zastosowanie wcześniej niż komputery elektroniczne i służyły sterowaniu takich produktów jak termostaty czy pianina. W systemach pneumatycznych to powietrze a nie elektryczność przepływa przez obwody, ciśnienie powietrza realizuje zadane funkcje. We współczesnych komputerach nośnikami informacji są 1 i 0 w kodzie.
Naukowcy stworzyli pneumatyczną pamięć o dostępie swobodnym (RAM) za pomocą mikroprzepływowych zaworów zamiast tranzystorów elektronicznych. Zawory te zostały pierwotnie zaprojektowane do kontrolowania przepływu cieczy na chipach, mogą jednak również kontrolować przepływ powietrza. Zawory pozostają uszczelnione przed różnicą ciśnień, nawet po odłączeniu od linii zasilania powietrzem, tworząc uwięzione różnice ciśnień, które działają jak pamięć i utrzymują stany siłowników robota. Zamontowanie tych zaworów w większej ilości powoduje, że mogą one wykonywać zaawansowane operacje i tym samym zastąpić kosztowny, nieporęczny i energochłonny sprzęt elektroniczny zwykle używany do sterowania robotami pneumatycznymi.
Poprzez modyfikacje zaworów mikroprzepływowych do większych prędkości przepływu powietrza, zespół stworzył 8-bitowy układ pneumatycznej pamięci RAM i zaimplementował go do wydrukowanych w 3d gumowych dłoniach. Pamięć RAM wykorzystuje powietrze o ciśnieniu atmosferycznym do przedstawienia wartości „0”, a próżni do wartości 1. Zmieniając kombinacje ciśnienia atmosferycznego i próżni w kanałach układu RAM, naukowcy byli w stanie sprawić, że robot zagrał nuty, akordy, a nawet całą piosenkę – „Mary Had a Little Lamb” – na pianinie.
źródło: https://techxplore.com/, Holly Ober, University of California – Riverside
autor: Kuba Łozowski
czytaj też: Ewolucja miękkiej robotyki z punktu widzenia inżyniera mechaniki
Zobacz też:
