Penyelidik Harvard Membina Octopus Pneumatik

Menggambarkan kerja mereka dalam jurnal Nature, para penyelidik mengatakan robot yang lembut dapat merevolusikan bagaimana manusia berinteraksi dengan mesin. Usaha sebelumnya untuk membina robot yang mematuhi sepenuhnya telah menghadapi sekatan jalan. Robot bertubuh yang lain mengandungi bekalan kuasa yang teguh atau telah disambungkan ke sistem elektrik atau pneumatik luaran.

"Satu penglihatan lama untuk bidang robotik lembut adalah untuk mencipta robot yang sangat lembut, tetapi perjuangan selalu menggantikan komponen yang tegar seperti bateri dan kawalan elektronik dengan sistem lembut analog dan kemudian meletakkannya bersama-sama," katanya. Robert Wood, seorang profesor di Harvard John A. Paulson Sekolah Kejuruteraan dan Sains Gunaan. "Penyelidikan ini menunjukkan bahawa kita boleh dengan mudah menghasilkan komponen-komponen utama robot yang mudah dan sepenuhnya lembut, yang meletakkan asas untuk reka bentuk yang lebih kompleks."

Peranti, yang mengukur kira-kira 7 cm dan berbentuk seperti sotong kecil, diperbuat daripada gel silikon pelbagai kekerasan. Oktobot Harvard adalah "pneumatik" berasaskan, yang dikuasakan oleh gas di bawah tekanan, tetapi tidak dimampatkan udara. Sebaliknya, sejumlah kecil penyelesaian hidrogen peroksida 50% dalam sel bahan bakar bertindak balas dengan pemangkin platinum dan mengubah cecair ke dalam sejumlah besar gas, yang mengalir ke dalam lengan oktobot dan menaikkan petak di dalam lapan anggota badan yang berasingan. Selanjutnya membebaskan gas menarik balik lengan ke kedudukan asalnya.

Oktobot tidak bergantung kepada kawalan elektronik. Sebaliknya, para penyelidik menggunakan logik mikrofluidik sebagai pengawal lembut dan kaedah pencetakan 3D berbilang bahan, tertanam untuk mengarang rangkaian pneumatik dalam badan robot yang dibentuk dan elastomerik. Pendekatan perhimpunan hibrid membiarkan pasukan menggunakan litografi lembut, pencetakan dan percetakan 3D dengan cepat mengarang pelbagai bahan dan unsur-unsur fungsian yang diperlukan untuk operasi autonomi, tanpa kegunaan robot lembut.

Sistem injap semak dan injap suis dalam pengawal lembut mengawal aliran bendalir ke dalam dan melalui sistem. Saluran aliran hanya beberapa ratus mikron yang dipetakan ke dalam pengawal lembut. Sebagai analogi elektrik, injap cek, tangki bahan api, pengayun, ruang tindak balas, penggerak dan lubang bolong sama dengan dioda, kapasitor bekalan, pengayun elektrik, penguat, kapasitor dan perintang pull-down.

Untuk memulakan operasi, 0.5 ml bahan api disuntikkan melalui pam jarungan ke setiap dua takungan bahan api. Takungan bahan api secara meluas meningkat ke tekanan kira-kira 50 kPa, memaksa bahan api ke dalam pengayun. Pengayun termasuk sistem corong dan injap sehala yang secara bergantian menaikkan bahan api ke dalam ruang tindak balas platinum, di mana ia cepat terurai. Injap sehala hiliran menghalang gas bertekanan yang terhasil daripada kembali ke pengawal lembut, dan ia mengalir ke penggerak. Tekanan gas menindih penggerak dan ekzos ke atmosfera melalui lubang bolong. Semasa pembongkaran, aliran bahan api ke dalam satu ruang tindak balas berhenti dan mengalir ke yang lain bermula, memulakan turutan yang sama di ruang pemangkin hiliran dan penggerak yang lain.

Kesederhanaan proses perhimpunan membuka jalan untuk reka bentuk yang lebih rumit, kata Ryan Truby, seorang pelajar siswazah dan pengarang bersama kertas itu. Seterusnya, pasukan Harvard berharap dapat merancang sotong pneumatik yang boleh merangkak, berenang dan berinteraksi dengan persekitarannya. Sesekali, robot lembut mungkin digunakan untuk operasi pembedahan atau memerah alat atau kamera ke lokasi sukar untuk mengakses.