Harvard istraživači grade pneumatski hobotnice

Opisujući svoj rad u časopisu "Nature", istraživači su rekli da meka robotika može revolucionirati kako ljudi komuniciraju sa mašinama. Dosadašnji napori na izgradnji potpuno usklađenih robota suočili su se sa blokadama puta. Ostali roboti meke tjelesne građe smještali su krute napajanje ili bili vezani za vanjske električne ili pneumatske sisteme.

„Jedna dugogodišnja vizija za polje meke robotike bila je izrada robota koji su u potpunosti mekani, ali borba je uvek bila u zamjeni krutih komponenti poput baterija i elektronskih upravljača analognim mekim sistemima, a zatim spajanju svega“, rekao je Robert Wood, profesor sa škole za inženjerstvo i primijenjene nauke John A. Paulson sa Harvarda. „Ovo istraživanje pokazuje da lako možemo proizvesti ključne komponente jednostavnog, u potpunosti mekog robota, koji je temelj za složenije dizajne.“

Uređaj, dugačak oko 7 cm i oblikovan je poput male hobotnice, izrađen je od silikonskih gelova različite tvrdoće. Harvard-ov oktobot zasnovan je na „pneumatiku“, pogonjen je plinom pod pritiskom, ali ne i komprimovanim vazduhom. Umjesto toga, mala količina 50% -tne otopine vodiko-peroksida u gorivnoj ćeliji reagira s platinskim katalizatorom i pretvara tekućinu u veliku količinu plina koji se ulijeva u ruke oktobota i napuhava odjeljke unutar osam zasebnih udova. Nakon toga odzračivanje plina povlači ruke u prvobitni položaj.

Oktobot se ne oslanja na elektronsku kontrolu. Umjesto toga, istraživači su koristili mikrofluidnu logiku kao mekani regulator i multi-materijal, ugrađenu metodu 3D ispisa za izradu pneumatskih mreža unutar oblikovanog elastomernog tijela robota. Hibridni pristup montaži omogućava timu da koristi meku litografiju, oblikovanje i 3D štampanje za brzu izradu niza materijala i funkcionalnih elemenata potrebnih za autonomni, nesmetan rad mekog robota.

Sistem zapornih i sklopnih ventila unutar mekog regulatora regulira protok tekućine u sistem i kroz njega. Kanali protoka širine svega nekoliko stotina mikrona uzorani su u meki regulator. Kao električna analogija, zaporni ventili, spremnici goriva, oscilator, reakcijske komore, aktuatori i otvori za odzračivanje srodni su diodama, kondenzatorima za napajanje, električnim oscilatorima, pojačavačima, kondenzatorima i padajućim otpornicima.

Za početak rada, 0,5 ml goriva se ubrizgava putem pumpe špriceva u svaki od dva spremnika goriva. Rezervoari goriva elastično se šire do pritiska od približno 50 kPa, tjerajući gorivo u oscilator. Oscilator uključuje sustav ventila za zatvaranje i povratne ventile koji naizmjenično usmjeravaju gorivo u reakcijske komore napunjene platinom, gdje se brzo razgrađuje. Donji povratni ventili sprječavaju da se rezultirajući plin pod pritiskom vrati u mekani regulator i on teče do pokretača. Tlak plina odbije pogone i ispušta se u atmosferu kroz otvor za odzračivanje. Nakon odzračivanja, protok goriva u jednu reakcijsku komoru se zaustavlja, a protok u drugu započinje, pokrećući sličnu sekvencu u drugoj nizvodnoj katalitičkoj komori i mreži pokretača.

Jednostavnost postupka montaže otvara put složenijim dizajnima, rekao je Ryan Truby, student poslijediplomskog studija i koautor rada. Dalje, Harvard tim se nada da će dizajnirati pneumatsku hobotnicu koja može puzati, plivati i komunicirati s okolinom. Jednog dana mekani roboti mogu se koristiti za hirurške operacije ili za cijeđenje alata ili kamera na teško pristupačna mjesta.