Robot Ditenaga Udara Meniru Berjalan Tanpa Elektronika
Insinyur telah menciptakan robot lunak empat kaki yang tidak memerlukan elektronika apa pun untuk bekerja. Robot hanya membutuhkan sumber tekanan udara konstan untuk semua fungsi termasuk sistem kontrol dan lokomosisinya. Aplikasi meliputi robot yang dapat beroperasi di lingkungan di mana elektronika tidak dapat berfungsi seperti mesin MRI atau lubang tambang. Robot lunak sangat diminati karena mereka dengan mudah menyesuaikan diri dengan lingkungan dan beroperasi dengan aman di dekat manusia.
Sebagian besar robot lunak ditenaga oleh udara tekan dan dikontrol oleh rangkaian elektronik. Namun pendekatan ini memerlukan komponen kompleks seperti papan sirkuit, katup, dan pompa, sering di luar tubuh robot. Komponen ini, yang merupakan otak dan sistem saraf robot, biasanya besar dan mahal. Sebaliknya, robot baru dikontrol oleh sistem rangkaian pneumatik yang ringan dan murah, yang terdiri dari tabung dan katup lunak di dalam robot itu sendiri. Robot dapat berjalan atas perintah atau sebagai respons terhadap sinyal yang dirasakan dari lingkungan.
Baca Tanya Jawab dengan Peneliti
Insinyur UCSD Dylan Drotman menceritakan kepada Tech Briefs di mana jenis robot ini dapat digunakan, dan bagaimana ia potensialmente dapat melakukan lebih dari sekadar berjalan.
Kapasitas komputasi robot secara kasar meniru refleks mamalia yang dihasilkan oleh respons neural dari tulang belakang daripada otak. Tim terinspirasi oleh rangkaian neural yang ditemukan pada hewan, yang disebut generator pola sentral, yang terdiri dari elemen yang sangat sederhana yang dapat menghasilkan pola ritmis untuk mengontrol gerakan seperti berjalan dan berlari. Untuk meniru fungsi generator tersebut, tim membangun sistem katup yang bertindak sebagai osilator, mengontrol urutan di mana udara tekan masuk ke otot udara pada empat kaki robot. Para peneliti membangun komponen yang mengkoordinasi gerakan robot dengan menunda injeksi udara ke kaki robot. Gerakan robot terinspirasi oleh kaki leher sisi.
Robot juga dilengkapi dengan sensor mekanis sederhana — gelembung lunak kecil yang diisi cairan yang ditempatkan di ujung tongkat yang mengancur dari tubuh robot. Ketika gelembung ditekan, cairan membalik katup dalam robot yang menyebabkan robot berbalik arah. Robot dilengkapi dengan tiga katup yang bertindak sebagai inverter yang menyebabkan keadaan tekanan tinggi menyebar di sekitar sirkuit udara, dengan penundaan di setiap inverter.
Setiap kaki robot memiliki tiga derajat kebebasan yang ditenaga oleh tiga otot. Kaki miring ke bawah 45 derajat dan terdiri dari tiga silinder pneumatik paralel yang terhubung dengan bellows. Ketika silinder diisi tekanan, anggota bengkok ke arah yang berlawanan. Akibatnya, tiga silinder setiap anggota memberikan pembengkokan multi-axis yang diperlukan untuk berjalan. Para peneliti memasangkan silinder dari setiap kaki secara diagonal satu sama lain, menyederhanakan masalah kontrol.
Katup lunak mengubah arah rotasi anggota antara berjalan jarum jam dan berlawanan jarum jam. Katup itu bertindak sebagai apa yang dikenal sebagai switch latching double pole, double throw — switch dengan dua input dan empat output, sehingga setiap input memiliki dua output yang sesuai yang terhubung padanya. Mekanisme ini sedikit seperti mengambil dua saraf dan menukar koneksinya di otak.
Para peneliti ingin meningkatkan gerakan robot sehingga dapat berjalan di lahan alami dan permukaan yang tidak rata, sehingga dapat menavigasi berbagai macam rintangan. Ini akan memerlukan jaringan sensor yang lebih canggih dan sistem pneumatik yang lebih kompleks. Tim juga akan melihat bagaimana teknologi ini dapat digunakan untuk menciptakan robot yang sebagian dikontrol oleh rangkaian pneumatik untuk beberapa fungsi seperti berjalan, sementara rangkaian elektronik tradisional menangani fungsi yang lebih tinggi.
