Hārvardas pētnieki veido pneimatiskos astoņkājus

Raksturojot viņu darbu žurnālā Nature, pētnieki sacīja, ka mīkstā robotika var radīt revolūciju tam, kā cilvēki mijiedarbojas ar mašīnām. Iepriekšējie centieni izveidot pilnībā atbilstošus robotus ir saskārušies ar šķēršļiem. Citos robotos ar mīkstu ķermeni atradās nekustīgi barošanas avoti vai tie bija piesieti ārējām elektriskajām vai pneimatiskajām sistēmām.

"Viens no seniem redzējumiem mīkstas robotikas jomā ir bijis robotu, kas ir pilnīgi mīksti, izveidošana, taču cīņa vienmēr notika, aizstājot cietās sastāvdaļas, piemēram, baterijas un elektroniskās vadības ierīces, ar analogām mīkstajām sistēmām, un pēc tam to visu saliekot kopā," sacīja Roberts Vuds, Hārvarda Džona A. Paulsona Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skolas profesors. "Šis pētījums pierāda, ka mēs varam viegli izgatavot vienkārša, pilnīgi mīksta robota galvenās sastāvdaļas, kas liek pamatus sarežģītākiem dizainiem."

Ierīce, kuras diametrs ir aptuveni 7 cm un ir neliela astoņkāja forma, ir izgatavota no dažādas cietības silikona gēliem. Hārvarda astoņbots ir “pneimatisks”, to darbina spiediena ietekmē gāze, bet nav saspiesta gaisa. Tā vietā neliels daudzums 50% ūdeņraža peroksīda šķīduma degvielas šūnā reaģē ar platīna katalizatoru un pārveido šķidrumu lielā daudzumā gāzes, kas ieplūst oktobota rokās un piepūšas nodalījumos astoņu atsevišķo ekstremitāšu iekšpusē. Pēc tam gāzes izlaišana ieročus ievelk sākotnējā stāvoklī.

Oktobots nepaļaujas uz elektroniskām vadīšanām. Tā vietā pētnieki izmantoja mikrofluidic loģiku kā mīksto kontrolieri un daudzmateriālu iegultās 3D drukas metodi, lai izgatavotu pneimatiskos tīklus formētā, elastomēra robota korpusā. Hibrīda montāžas pieeja ļāva komandai izmantot mīkstu litogrāfiju, formēšanu un 3D drukāšanu, lai ātri izgatavotu materiālu un funkcionālo elementu klāstu, kas nepieciešami mīksta robota autonomai, nesadalītai darbībai.

Mīkstā kontrollerī esošā pretvārstu un slēdžu vārstu sistēma regulē šķidruma plūsmu sistēmā un caur to. Plūsmas kanāli, kas ir tikai dažus simtus mikronu plati, tiek iezīmēti mīkstajā kontrollerī. Kā elektriskā analoģija pretvārsti, degvielas tvertnes, oscilatori, reakcijas kameras, izpildmehānismi un ventilācijas atveres ir attiecīgi līdzīgi diodēm, barošanas kondensatoriem, elektriskajam oscilatoram, pastiprinātājiem, kondensatoriem un nolaižamajiem rezistoriem.

Lai sāktu darbību, 0,5 ml degvielas caur šļirces sūkni tiek infuzēti katrā no diviem degvielas rezervuāriem. Degvielas rezervuāri elastīgi izplešas līdz apmēram 50 kPa spiedienam, piespiežot degvielu oscilatorā. Ģeneratora oscilatorā ir iespīlēšanas un pretvārstu sistēma, kas pārmaiņus nogādā degvielu ar platīnu piepildītās reakcijas kamerās, kur tā ātri sadalās. Pakārtotie pretvārsti neļauj spiedienam pakļautai gāzei atgriezties mīkstajā kontrollerī, un tā plūst uz pievadiem. Gāzes spiediens novirza pievadus un caur ventilācijas atveri izplūst atmosfērā. Pēc ventilācijas degvielas plūsma vienā reakcijas kamerā apstājas un sākas plūsma uz otru, iniciējot līdzīgu secību otrā pakārtotajā katalītiskās kameras un pievada tīklā.

Montāžas procesa vienkāršība paver ceļu sarežģītākiem dizainparaugiem, sacīja Ryan Truby, maģistrants un darba līdzautors. Tālāk Hārvardas komanda cer izveidot pneimatisko astoņkāju, kas varētu pārmeklēt, peldēt un mijiedarboties ar savu vidi. Kādu dienu mīkstos robotus var izmantot ķirurģiskām operācijām vai instrumentu vai kameru izspiešanai grūti pieejamās vietās.