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流体电路增加了用于控制软机器人的模拟选项

更新时间:2022-11-11 10:14:13

导读将模拟和气动添加到软机器人的控制系统选项列表中。在本周在线发表的一项研究中,来自莱斯大学和哈佛大学的机器人研究人员,工程师和材料科

将模拟和气动添加到软机器人的控制系统选项列表中。在本周在线发表的一项研究中,来自莱斯大学和哈佛大学的机器人研究人员,工程师和材料科学家表明,通过处理压缩空气中编码的信息来控制软机器人动作的可编程非电子电路是可能的。

“这个系统的美妙之处在于,我们真的能够将计算减少到其基本组成部分,”赖斯本科生科尔特·德克尔(ColterDecker)说,他是《美国国家科学院院刊》研究的主要作者。他说,几十年来,电子控制系统已经过磨练和改进,重新创建计算机电路“类似于压力和流速,而不是电压和电流”,这使得整合气动计算变得更加容易。

Decker是机械工程专业的大四学生,他主要使用塑料吸管和橡皮筋等日常材料构建了他的软机器人控制系统。尽管操作简单,但实验表明,该系统的气动逻辑门可以配置为执行称为布尔函数的操作,这些函数是现代计算的肉和土豆。

学分:莱斯大学

“目标从来都不是完全取代电子计算机,”科尔特说。他说,在许多情况下,软机器人或可穿戴设备只需要针对一些简单的运动进行编程,并且论文中演示的技术可能“比传统的电子控制更便宜,更安全,更耐用”。

大一时,德克尔开始在莱斯大学机械工程助理教授丹尼尔·普雷斯顿的实验室工作。Decker研究了流体控制系统,并在赢得竞争激烈的夏季研究奖学金后对创建流体控制系统产生了兴趣,这将使他能够在哈佛大学化学家和材料科学家乔治·怀特塞兹(GeorgeWhitesides)的实验室工作几个月。

该项目变成了两个研究小组之间长达数月的合作,德克尔在这项研究中有九位合著者,包括共同通讯作者普雷斯顿和怀特塞兹。

Decker及其同事创造了两个组件,一个是将气压转化为机械力的活塞式执行器,另一个是可以在两种状态之间切换的阀门-关闭和打开。这些部件由塑料吸管、柔性塑料管、橡皮筋、羊皮纸和热塑性聚氨酯板等部件制成,这些部件可与台式热压机或热熨斗粘合在一起。

研究小组表明,这两个组件可以组合在一个装置中,一个双稳态阀门,像开关一样工作,并使用气压作为输入和输出。需要特定的气压量才能在关闭和打开状态之间切换。阀门由橡皮筋保持关闭状态,并通过添加或减去橡皮筋进行编程,从而改变激活所需的压力量。在测试中,Decker表明这些电路可用于控制柔软的手形机器人,气动垫和鞋盒大小的机器人,该机器人可以行走预先编程的步骤数,检索物体并返回其起始位置。

“这项工作的最大成就是将数字和模拟控制整合到同一系统架构中,”Preston说。两者都意味着气动控制电路可以进行数字编程,具有您在传统计算机中想到的“一和零”。但我们也可以引入模拟能力,连续的东西,“他说。“这使我们能够真正简化整体系统架构,并实现以前工作中无法访问的新功能。

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