Robot Bertenaga Udara Tidak Perlu Elektronik

Insinyur telah menciptakan robot lunak berkaki empat yang tidak memerlukan elektronik apa pun untuk bekerja. Robot hanya membutuhkan sumber udara bertekanan konstan untuk semua fungsinya termasuk kontrol dan sistem penggeraknya. Aplikasi termasuk robot yang dapat beroperasi di lingkungan di mana elektronik tidak dapat berfungsi seperti mesin MRI atau poros tambang. Robot lunak sangat menarik karena mereka mudah beradaptasi dengan lingkungannya dan beroperasi dengan aman di dekat manusia.

Kebanyakan robot lunak ditenagai oleh udara bertekanan dan dikendalikan oleh sirkuit elektronik. Tetapi pendekatan ini membutuhkan komponen kompleks seperti papan sirkuit, katup, dan pompa, seringkali di luar tubuh robot. Komponen-komponen ini, yang merupakan otak dan sistem saraf robot, biasanya berukuran besar dan mahal. Sebaliknya, robot baru dikendalikan oleh sistem sirkuit pneumatik yang ringan dan berbiaya rendah, yang terdiri dari tabung dan katup lunak di dalam robot itu sendiri. Robot dapat berjalan sesuai perintah atau sebagai respons terhadap sinyal yang dirasakannya dari lingkungan.

Baca Tanya Jawab dengan Peneliti

Insinyur UCSD Dylan Drotman memberi tahu Ikhtisar Teknologi di mana jenis robot ini dapat digunakan, dan bagaimana robot ini berpotensi melakukan lebih dari sekadar berjalan.

Kekuatan komputasi robot secara kasar meniru refleks mamalia yang didorong oleh respons saraf dari tulang belakang daripada otak. Tim ini terinspirasi oleh sirkuit saraf yang ditemukan pada hewan, yang disebut generator pola pusat, terbuat dari elemen yang sangat sederhana yang dapat menghasilkan pola berirama untuk mengontrol gerakan seperti berjalan dan berlari. Untuk meniru fungsi generator, tim membangun sistem katup yang bertindak sebagai osilator, mengontrol urutan udara bertekanan memasuki otot bertenaga udara di empat tungkai robot. Para peneliti membangun komponen yang mengoordinasikan kiprah robot dengan menunda injeksi udara ke kaki robot. Gaya berjalan robot ini terinspirasi dari penyu samping.

Robot ini juga dilengkapi dengan sensor mekanis sederhana — gelembung lembut kecil berisi cairan yang ditempatkan di ujung boom yang menonjol dari tubuh robot. Ketika gelembung ditekan, cairan membalik katup di robot yang menyebabkannya berbalik arah. Robot dilengkapi dengan tiga katup yang berfungsi sebagai inverter yang menyebabkan kondisi tekanan tinggi menyebar di sekitar sirkuit bertenaga udara, dengan penundaan di setiap inverter.

Masing-masing dari empat kaki robot memiliki tiga derajat kebebasan yang ditenagai oleh tiga otot. Kaki miring ke bawah pada 45 derajat dan terdiri dari tiga ruang silinder pneumatik paralel yang terhubung dengan bellow. Ketika sebuah ruang diberi tekanan, anggota badan menekuk ke arah yang berlawanan. Akibatnya, tiga ruang dari setiap anggota badan memberikan lentur multi-sumbu yang diperlukan untuk berjalan. Para peneliti memasangkan ruang dari masing-masing kaki secara diagonal satu sama lain, menyederhanakan masalah kontrol.

Katup lunak mengubah arah rotasi anggota badan antara berlawanan arah jarum jam dan searah jarum jam. Katup itu bertindak sebagai apa yang dikenal sebagai latching double pole, double throw switch — sakelar dengan dua input dan empat output, sehingga setiap input memiliki dua output yang sesuai yang terhubung dengannya. Mekanisme itu seperti mengambil dua saraf dan menukar koneksi mereka di otak.

Para peneliti ingin meningkatkan kiprah robot sehingga dapat berjalan di medan alami dan permukaan yang tidak rata, memungkinkannya untuk menavigasi berbagai rintangan. Ini akan membutuhkan jaringan sensor yang lebih canggih dan sistem pneumatik yang lebih kompleks. Tim juga akan melihat bagaimana teknologi dapat digunakan untuk membuat robot yang sebagian dikendalikan oleh sirkuit pneumatik untuk beberapa fungsi seperti berjalan, sementara sirkuit elektronik tradisional menangani fungsi yang lebih tinggi.