Исследователи научились управлять мягкими роботами с помощью сжатого воздуха
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего создали четвероногого мягкого робота, для работы которого не требуется электроника. Робот управляется и перемещается при наличии постоянного источника сжатого воздуха.
Большинство нынешних мягких роботов питает сжатый воздух, а управляются они электроникой. Но для этого нужны сложные компоненты, такие как печатные платы, клапаны и насосы. Обычно они громоздкие и дорогие.
Новый робот управляется легкой и недорогой системой пневматических контуров, состоящих из трубок и мягких клапанов, установленных на нем самом. Аппарат может ходить по команде или в ответ на сигналы, которые он воспринимает из окружающей среды.
Вычислительная мощность робота примерно имитирует нервные реакции позвоночника млекопитающих.
Чтобы имитировать функции генераторов, инженеры построили систему клапанов, которые действуют как осцилляторы, управляя порядком, в котором сжатый воздух входит в мускулы четырех конечностей робота с пневматическим приводом.
Кроме того, исследователи создали инновационный компонент, который координирует походку робота, задерживая нагнетание воздуха в его ноги. Походка робота имитирует передвижение черепахи.
Аппарат также оснащен простыми механическими датчиками — маленькими мягкими пузырьками, наполненными жидкостью, расположенными на концах стрел, выступающих из его тела. Когда пузырьки опускаются, жидкость переворачивает клапан, заставляя робота менять направление.
Каждая из четырех ног робота имеет три степени свободы, приводимые в движение тремя мускулами. Стойки наклонены вниз под углом 45 градусов и состоят из трех параллельно соединенных пневматических цилиндрических камер с сильфонами. Когда камера находится под давлением, конечность изгибается в противоположном направлении. В результате три камеры каждой конечности обеспечивают многоосевой изгиб, необходимый для ходьбы. Исследователи соединили камеры на каждой ноге по диагонали друг от друга, что упростило задачу контроля.
Мягкий клапан переключает направление вращения конечностей против часовой стрелки и по часовой стрелке. Этот клапан действует как двухполюсный двухпозиционный переключатель с защелкой.
Авторы разработки отмечают, что ее можно применять как в сфере развлечений для разработки недорогих роботов, так и в тех средах, где не может работать электроника. К примеру, роботов можно поместить внутрь аппарата МРТ или в шахту. Разработку можно задействовать в работе более высокоорганизованных роботов, которые будут перемещаться благодаря пневматике, а выполнять команды — под управлением электроники.
В будущем исследователи хотят улучшить походку робота, чтобы он мог перемещаться по естественной местности и неровным поверхностям. Это потребует более сложной сети датчиков и, как следствие, разработки более сложной пневматической системы.
Ранее инженеры Калифорнийского университета показали робота-кальмара, который может автономно плавать, выпуская струи воды. Робот снабжен собственным источником энергии. Его можно задействовать для подводных исследований. Аппарат уже оснащен специальными датчиками для этой работы.
