Cercetătorii Harvard construiesc caracatiță pneumatică

Descriind activitatea lor în jurnalul Nature, cercetătorii au spus că robotica moale ar putea revoluționa modul în care oamenii interacționează cu mașinile. Eforturile anterioare de a construi roboți complet conformi s-au confruntat cu blocaje rutiere. Alți roboți cu corp moale adăposteau surse de alimentare rigide sau au fost legați de sisteme electrice sau pneumatice externe.

„O viziune de lungă durată pentru domeniul roboticii soft a fost crearea de roboți care sunt cu totul soft, dar lupta a fost întotdeauna înlocuirea componentelor rigide, cum ar fi bateriile și comenzile electronice, cu sisteme soft similare”, a spus. Robert Wood, profesor la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. „Această cercetare demonstrează că putem fabrica cu ușurință componentele cheie ale unui robot simplu, complet moale, care pune bazele unor proiecte mai complexe.”

Dispozitivul, care măsoară aproximativ 7 cm și are forma unei caracatițe mici, este format din geluri de silicon de o duritate diferită. Octobotul de la Harvard are la bază „pneumatic”, alimentat de gaz sub presiune, dar nu de aer comprimat. În schimb, o cantitate mică de soluție de peroxid de hidrogen 50% într-o celulă de combustibil reacționează cu un catalizator de platină și transformă lichidul într-o cantitate mare de gaz, care se varsă în brațele octobotului și umflă compartimentele în interiorul celor opt membre separate. Ulterior, evacuarea gazului retrage brațele în poziția inițială.

Octobotul nu se bazează pe controale electronice. În schimb, cercetătorii au folosit logica microfluidică ca un control soft și o metodă de imprimare 3D încorporată în mai multe materiale, pentru fabricarea rețelelor pneumatice într-un corp de robot modelat, elastomeric. O abordare de asamblare hibridă permite echipei să folosească litografia moale, modelarea și imprimarea 3D pentru fabricarea rapidă a unei game de materiale și elemente funcționale necesare pentru funcționarea autonomă și netratată a unui robot moale.

Un sistem de supape de control și de supapă de control din cadrul controlerului moale reglează fluxul de fluid în și prin sistem. Canalele de flux doar câteva sute de microni sunt modelate în regulatorul soft. Ca o analogie electrică, supapele de control, rezervoarele de combustibil, oscilatorul, camerele de reacție, actuatoarele și orificiile de ventilație sunt asemănătoare cu diodele, condensatoarele de alimentare, oscilatorul electric, amplificatoarele, condensatoarele și respectiv rezistențele de derulare.

Pentru a începe funcționarea, 0,5 ml de combustibil se introduc prin intermediul unei pompe cu seringă în fiecare dintre cele două rezervoare de combustibil. Rezervoarele de combustibil se extind elastic până la o presiune de aproximativ 50 kPa, forțând combustibilul în oscilator. Oscilatorul include un sistem de supape și clape de control care alternează combustibil în camerele de reacție încărcate cu platină, unde se descompun rapid. Supapele de control în aval împiedică reîntoarcerea gazului sub presiune rezultat la controlerul moale, iar acesta curge spre actuatoare. Presiunea gazului deviază actuatoarele și evacuările în atmosferă printr-un orificiu de evacuare. La evacuare, fluxul de combustibil într-o cameră de reacție se oprește și începe să curgă la cealaltă, inițierea unei secvențe similare în cealaltă cameră catalitică din aval și rețeaua de acționare.

Simplitatea procesului de asamblare deschide calea către modele mai complexe, a declarat Ryan Truby, student absolvent și coautor al lucrării. În continuare, echipa Harvard speră să proiecteze o caracatiță pneumatică care să poată târâ, să înoate și să interacționeze cu mediul său. Într-o zi, roboții moi pot fi folosiți pentru operații chirurgicale sau pentru a stoarce instrumente sau camere în locuri dificil de accesat.