Harvardskí vedci stavajú pneumatickú chobotnicu

Vedci popísali svoju prácu v časopise Nature a uviedli, že mäkká robotika môže spôsobiť revolúciu v spôsobe interakcie ľudí so strojmi. Predchádzajúce snahy stavať úplne kompatibilné roboty čelili zátarasom. Ostatné roboty s mäkkým telom umiestnili pevné zdroje energie alebo boli priviazané k vonkajším elektrickým alebo pneumatickým systémom.

„Jednou z dlhodobých vízií v oblasti mäkkej robotiky bolo vytvoriť roboty, ktoré sú úplne mäkké, ale vždy sa snažili nahradiť pevné komponenty, ako sú batérie a elektronické ovládače, analogickými mäkkými systémami a potom to dať dokopy,“ uviedol Robert Wood, profesor na Inžinierskej a aplikovanej vede Harvarda Johna A. Paulsona. „Tento výskum ukazuje, že dokážeme ľahko vyrobiť kľúčové komponenty jednoduchého, úplne mäkkého robota, ktorý predstavuje základ pre komplexnejšie návrhy.“

Prístroj, ktorý má priemer asi 7 cm a má tvar malého chobotnice, je vyrobený zo silikónových gélov rôznej tvrdosti. Oktobot Harvardu je „pneumatický“, poháňaný plynom pod tlakom, ale nie stlačeným vzduchom. Namiesto toho malé množstvo 50% roztoku peroxidu vodíka v palivovej komore reaguje s platinovým katalyzátorom a premieňa kvapalinu na veľké množstvo plynu, ktorý prúdi do rúk octobotu a nafúkne kompartmenty vnútri ôsmich samostatných končatín. Následne odvetranie plynu stiahne ruky do ich pôvodnej polohy.

Oktobot sa nespolieha na elektronické ovládacie prvky. Namiesto toho vedci použili mikrofluidickú logiku ako mäkký ovládač a metódu zabudovania 3D tlače na výrobu pneumatických sietí v tvarovanom elastomérnom tele robota. Hybridný montážny prístup umožňuje tímu používať mäkkú litografiu, formovanie a 3D tlač na rýchle zhotovenie škály materiálov a funkčných prvkov potrebných na autonómnu, nepriviazanú prevádzku mäkkého robota.

Systém spätných ventilov a spínacích ventilov v mäkkom ovládači reguluje tok tekutiny do a cez systém. Do mäkkého ovládača sú usporiadané prietokové kanály široké iba niekoľko stoviek mikrónov. Ako elektrická analógia sú spätné ventily, palivové nádrže, oscilátor, reakčné komory, ovládače a vetracie otvory podobné dióde, napájacím kondenzátorom, elektrickému oscilátoru, zosilňovačom, kondenzátorom a odporom proti ťahu.

Na začatie činnosti sa do každej z dvoch zásobníkov paliva nadávkuje pomocou injekčnej pumpy 0,5 ml paliva. Zásobníky paliva sa pružne expandujú na tlak približne 50 kPa, čím tlačia palivo do oscilátora. Oscilátor obsahuje systém škrtiacich a spätných ventilov, ktoré striedavo vedú palivo do reakčných komôr naložených platinou, kde sa rýchlo rozkladajú. Spätné spätné ventily zabraňujú návratu výsledného stlačeného plynu do mäkkého ovládača a tečie do ovládačov. Tlak plynu odvádza ovládače a odsáva do atmosféry cez odvzdušňovací otvor. Po odvzdušnení sa tok paliva do jednej reakčnej komory zastaví a začne prúdiť do druhej, iniciujúc podobnú postupnosť v druhej nadväzujúcej sieti katalytickej komory a ovládača.

Jednoduchosť procesu montáže pripravuje pôdu pre komplexnejšie návrhy, uviedol Ryan Truby, postgraduálny študent a spoluautor príspevku. Ďalej tím Harvard dúfa, že navrhne pneumatickú chobotnicu, ktorá dokáže plaziť, plávať a interagovať so svojím prostredím. Jedného dňa sa môžu mäkké roboty používať na chirurgické operácie alebo na stlačenie nástrojov alebo kamier na ťažko prístupné miesta.