Sűrített levegővel működő négylábú robotot épített egy kutatócsoport

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

A San Diegó-i Kaliforniai Egyetem mérnökei által készített négylábú robot működéséhez nincs szükség elektronikára, csak sűrített levegőre. A robot összes funkcióját állandó nyomású sűrített levegő működteti, beleértve a vezérlést és a mozgást is.

A Michael T. Tolley professzor vezette kutatócsoport a Science Robotics folyóirat február 17-én megjelent számában mutatta be az új fejlesztést.

„Ez a munka egy alapvető, de jelentős lépés lehet a teljesen autonóm, elektronikamentes lépegető robotok fejlesztése felé.”

mondta a Techxplore hírportálnak Dylan Drotman, a tanulmány szerzője.

Az olcsón előállítható robotok elsődleges felhasználási területe a szórakoztatóipar (például a játékgyártás), illetve az olyan környezetek, ahol nem használhatnak elektronikus eszközöket – például MRI eszközökben, vagy nehezen megközelíthető bányákban. Az úgynevezett puha (soft) robotok iránti érdeklődést az is táplálja, hogy ezek könnyen alkalmazkodnak a környezetükhöz, és biztonságosan működtethetők emberek közelében.

Illusztráció: UC San Diego

A puha robotok többsége sűrített levegővel működik, de a vezérlésük elektronikaalapú. Az elektronika megépítéséhez komplex alkatrészek szükségesek – nyomtatott áramkörök, szelepek és szivattyúk –, amiket gyakran a robot testén kívül helyeznek el. A robot központi idegrendszerét képező rendszerek általában ormótlanok és drágák, de a San Diegó-i kutatók eszközét olcsó és könnyűsúlyú pneumatikus elemek mozgatják. A vezérlés utasításalapon történik, de a robot a környezetből érkező jelek észlelésére is képes.

„Ezzel a megközelítéssel egy igen komplex robotagyat alkottunk. Elsősorban arra koncentráltunk, hogy megépítsük a legegyszerűbb, levegővel hajtott idegrendszert, ami a sétálás szabályozásához szükséges.”

– mondta Michael T. Tolley, a tanulmány vezető szerzője.

Hogy is működik?

A robotot három, inverterként működő szeleppel látták el, amik nyomás alá helyezik a levegővezérlésű áramköröket, és késleltetik a nyomást az egyes invertereknél.

A végtagok forgásirányát egy puha szelep szabályozza, amely az óramutató járásával ellentétes és megegyező irányba is elforoghat. Ez a szelep két bemenettel és négy kimenettel rendelkező kapcsolót szabályoz.

A robot mind a négy lába három fokozatban, három izom mozgatásával szabályozható; ezek három párhuzamos, egymáshoz kapcsolt pneumatikus hengerből állnak, amelyek harmonikaszerűen kapcsolódnak egymáshoz, és 45 fokos szögben hajlíthatók. Ha egy hengert nyomás alá helyeznek, a végtag az ellenkező irányba hajlik el; így biztosítható a járáshoz szükséges többtengelyes hajlítás. A vezérlési problémák leegyszerűsítéséhez a kutatók átlósan párosították a lábakat; ez az oka, hogy a robot kissé kacsázva mozog.

A robot működési elve nagyjából az emlősök reflexeit imitálja, amiket inkább a gerinc, mint az agy idegválaszai vezérelnek. A kutatók az állatok idegi áramkörei, az úgynevezett központi mintagenerátorok ihlették; ezek nagyon egyszerű elemekből generálhatnak olyan ritmikus, mozgásvezérlésre szolgáló mintákat, mint amilyen a séta vagy a futás.

Az oszcillátorként működő szeleprendszerek meghatározzák, hogy a sűrített levegő milyen sorrendben jut el a robot négy végtagjában működő izmokba. A kutatók egy olyan komponenst is beépítettek a robotba, amely a járás folyamatosságát késleltetett levegő-befecskendezéssel szabályozza.

A robotot ezenfelül egyszerű mechanikus szenzorokkal is felszerelték: ezek kis méretű, puha, folyadékkal töltött buborékok, amelyek nyomás alá helyezve megfordítanak egy szelepet, ami arra készteti a robotot, hogy a másik irányba mozogjon.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: