Роботу с пневматическим приводом не нужна электроника

Инженеры создали четвероногого мягкого робота, для работы которого не нужна никакая электроника. Роботу нужен только постоянный источник сжатого воздуха для всех его функций, включая органы управления и системы передвижения. Приложения включают роботов, которые могут работать в средах, где электроника не может функционировать, таких как аппараты МРТ или шахтные стволы. Мягкие роботы представляют особый интерес, поскольку они легко адаптируются к окружающей среде и безопасно работают рядом с людьми.

Большинство мягких роботов питаются от сжатого воздуха и управляются электронными схемами. Но для этого подхода требуются сложные компоненты, такие как печатные платы, клапаны и насосы, часто находящиеся вне тела робота. Эти компоненты, составляющие мозг и нервную систему робота, обычно громоздки и дороги. Напротив, новый робот управляется легкой и недорогой системой пневматических контуров, состоящей из трубок и мягких клапанов на борту самого робота. Робот может ходить по команде или в ответ на сигналы, поступающие из окружающей среды.

Прочитайте вопросы и ответы с исследователем

Инженер UCSD Дилан Дротман рассказывает Tech Briefs где этот тип робота можно использовать и как он потенциально может делать гораздо больше, чем просто ходить.

Вычислительная мощность робота примерно имитирует рефлексы млекопитающих, которые управляются нейронной реакцией позвоночника, а не мозга. Команда была вдохновлена ​​нейронными цепями, обнаруженными у животных, называемыми центральными генераторами паттернов, состоящими из очень простых элементов, которые могут генерировать ритмические паттерны для управления такими движениями, как ходьба и бег. Чтобы имитировать функции генераторов, команда построила систему клапанов, которые действуют как осцилляторы, контролируя порядок, в котором сжатый воздух поступает в пневматические мышцы четырех конечностей робота. Исследователи создали компонент, который координирует походку робота, задерживая подачу воздуха в ноги робота. Походка робота была вдохновлена ​​черепахами с боковой шеей.

Робот также оснащен простыми механическими датчиками — маленькими мягкими пузырьками, наполненными жидкостью, расположенными на концах стрел, выступающих из корпуса робота. Когда пузырьки сдавливаются, жидкость открывает клапан в роботе, который заставляет его двигаться в обратном направлении. Робот оснащен тремя клапанами, действующими как инверторы, которые вызывают распространение состояния высокого давления по пневматическому контуру с задержкой на каждом инверторе.

Каждая из четырех ног робота имеет три степени свободы, приводимых в действие тремя мышцами. Ноги наклонены вниз под углом 45 градусов и состоят из трех параллельных, соединенных пневматических цилиндрических камер с сильфоном. Когда камера находится под давлением, конечность изгибается в противоположном направлении. В результате три камеры каждой конечности обеспечивают многоосевое сгибание, необходимое для ходьбы. Исследователи соединили камеры каждой ноги по диагонали друг с другом, упростив задачу управления.

Мягкий клапан переключает направление вращения конечностей между против часовой стрелки и по часовой стрелке. Этот клапан действует как двухполюсный двухпозиционный переключатель с фиксацией — переключатель с двумя входами и четырьмя выходами, поэтому каждый вход имеет два соответствующих выхода, к которым он подключен. Этот механизм немного напоминает два нерва, которые меняют местами соединения в мозгу.

Исследователи хотят улучшить походку робота, чтобы он мог ходить по естественной местности и неровным поверхностям, позволяя ему преодолевать различные препятствия. Это потребует более сложной сети датчиков и более сложной пневматической системы. Команда также рассмотрит, как эту технологию можно использовать для создания роботов, которые частично управляются пневматическими схемами для некоторых функций, таких как ходьба, в то время как традиционные электронные схемы выполняют более высокие функции.