Резиновый компьютер заменяет последний жесткий компонент в мягких роботах - МИКРОН-ДИЛЕР-СЕРВИС

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ:

тел.: +7(812) 701-02-32 факс: +7(812) 701-02-82 email: [email protected], [email protected] адрес: ул. Курчатова д.10, лит. М

ИЖЕВСК:

тел.: +7(3412) 467-100 факс: +7(3412) 933-163 email: [email protected], [email protected] адрес: ул. Автозаводская, д. 7
Курс валют ЦБРФ: 64.6794 RUB. 1 USD | 72.1111 RUB. 1 EUR на: 26.04.2019
{"effect":"slide-v","fontstyle":"normal","autoplay":"true","timer":"4000"}

ЭЛЕКТРОННЫЕ

КОМПОНЕНТЫ

ДЛЯ ВАШЕГО УСПЕХА

ПОСТАВЩИК ЭКБ РЕГИСТР ИСО 9001 ПОСТАВЩИК ЭКБ ВВТ

МИКРОН-ДИЛЕР-СЕРВИС

ISO 9001

ПОСТАВКА ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ

С ПРИЁМКОЙ ОТК,ВП,ОС,ОСМ

РАБОТАЕМ СОГЛАСНО

275-ФЗ*, 44-ФЗ и 223-ФЗ

*с изменениями согласно 159-ФЗ

Резиновый компьютер заменяет последний жесткий компонент в мягких роботах

Резиновый компьютер заменяет последний жесткий компонент в мягких роботах.

Резиновый компьютер заменяет последний "жесткий" компонент в "мягких" роботах

Мягкий робот, прикрепленный к воздушному шару и погруженный в прозрачную колбу с водой, ныряет и приземляется, затем снова ныряет и всплывает на поверхность, как рыба, охотящаяся на мух. Мягкие роботы уже демонстрировали этот трюк. Но в отличие от других мягких роботов, этот сделан и работает без применения твердых или электронных частей. Внутри мягкий резиновый компьютер сообщает воздушному шару, когда подниматься или опускаться. Впервые этот робот опирается исключительно на мягкую цифровую логику.

В последнее десятилетие мягкие роботы ворвались в доминирующий металлом мир робототехники. Захваты, сделанные из резиновых силиконовых материалов, уже используются на сборочных линиях: мягкие когти обрабатывают деликатные фрукты и овощи, такие как помидоры, сельдерей и сосиски, или извлекают бутылки и свитера из ящиков. В лабораториях такие захваты могут удерживать скользкую рыбу, живых мышей и даже насекомых, что устраняет необходимость в большем человеческом взаимодействии.

Мягкие роботы требуют более простых систем управления, чем их жесткие аналоги. Захваты настолько мягкие, что просто не могут оказывать достаточного давления, чтобы повредить удерживаемый объект, им не требуются датчики давления для контроля силы сжатия, достаточно простого выключателя. Но до сих пор большинство мягких роботов по-прежнему используют аппаратные средства: металлические клапаны открывают и закрывают каналы воздуха, которые управляют резиновыми захватами и рукоятками, и компьютер сообщает этим клапанам, когда двигаться.

Теперь исследователи создали мягкий компьютер, используя только резину и воздух. «Мы эмулируем мыслительный процесс электронного компьютера, используя только мягкие материалы и пневматические сигналы, заменяя электронику сжатым воздухом», – говорит Дэниел Дж. Престон, первый автор статьи, опубликованной в PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences — ведущий американский журнал для публикации оригинальных научных исследований в различных областях, главным образом в биологии и медицине, а также по физике и социальным наукам.), и научный сотрудник, работающий с Джорджем Уайтсайдсом. Вудфорд Л. и профессор университета Энн А. Флауэрс.

Для принятия решений компьютеры используют цифровые логические элементы, электронные схемы, которые принимают сообщения (входы) и определяют реакции (выходы) на основе их программирования. Наша схема не так уж и отличается: когда доктор ударяет по сухожилию ниже коленной чашечки (вход), нервная система запрограммирована дергать ногу (выход).

Полностью мягкий захват, управляемый человеком, реагирует на нажатие программной кнопки. Этот робот может собирать различные предметы необычной или хрупкой формы даже после удара молотком. Предоставлено: Д.Дж. Престон, П. Ротемунд, Х. Дж. Жьянг, М. П. Немиц, Дж. Роусон, З. Суо и Дж. М. Уайтсайдс

Мягкий компьютер Престона имитирует эту систему, используя силиконовые трубки и сжатый воздух. Для создания минимальных типов логических операторов, требуемых для сложных операций – в данном случае НЕ, И, и ИЛИ – он запрограммировал мягкие клапаны на реагирование на различные давления воздуха. Например, для логического элемента НЕ, если на входе высокое давление, на выходе будет низкое давление. По словам Престона, с этими тремя логическими элементами «вы можете повторить любое поведение, обнаруженное на любом электронном компьютере».

Например, качающийся роботоподобный объект в резервуаре с водой использует датчик давления окружающей среды (модифицированный оператор НЕ), чтобы определить, какое действие предпринять. Робот ныряет, когда контур чувствует низкое давление в верхней части резервуара, и появляется, когда он чувствует высокое давление на глубине. Робот также может появиться по команде, если кто-то нажмет внешнюю программную кнопку.

Роботы, построенные только из мягких частей, имеют несколько преимуществ. В промышленных условиях, таких как автомобильные заводы, массивные металлические машины работают со слепой скоростью и мощностью. Если человек окажется на пути, жесткий робот может нанести непоправимый ущерб здоровью. Но если мягкий робот врезается в человека, говорит Престон, «вам не придется беспокоиться о серьёзных травме или катастрофическом сбое». Они просто не смогут приложить столько сил.

Но мягкие роботы не просто безопаснее: они, как правило, дешевле и проще в изготовлении, легки, устойчивы к повреждениям и коррозии, долговечны. Добавьте интеллект и мягких роботов можно использовать не только для работы с помидорами. Например, робот может измерять температуру пользователя и выдавать мягкое сжатие, для индикации отклонения от заданной температуры, предупреждать дайвера, когда давление воды поднимается слишком высоко, или протискиваться сквозь завалы после стихийного бедствия, чтобы помочь найти жертв и оказать помощь.

Мягкие роботы также могут использоваться там, где не справится электроника: сильные радиационные поля, подобные тем, которые возникают после ядерной катастрофы или в космосе, и внутри машин магнитно-резонансной томографии (МРТ). После урагана или наводнения выносливый мягкий робот может очищать загрязнённую территорию или воздух. «Если его сбивает машина, он просто продолжает двигаться, что невозможно с жесткими роботами», – говорит Престон.

Полуавтономный погружной робот измеряет давление воды с помощью мягкого компьютера. Робот ныряет, когда он чувствует низкое давление (вблизи поверхности), и поднимается, когда он чувствует высокое давление (на глубине). Робот также появляется по команде при нажатии внешней кнопки. Предоставлено: Д.Дж. Престон, П. Ротемунд, Х.Дж. Жьянг, М. П. Немиц, Дж. Роусон, З. Суо и Дж. М. Уайтсайдс

Престон и его коллеги не первые, кто управляет роботами без электроники. Другие исследовательские группы разработали микрожидкостные схемы, которые могут использовать жидкость и воздух для создания неэлектронных логических операторов. Один микрофлюидный генератор помог мягкому роботу в форме осьминога взмахнуть руками.

Тем не менее, микрожидкостные логические схемы часто опираются на твердые материалы, такие как стекло или твердые пластмассы, и используют такие тонкие каналы, что только небольшое количество воздуха может перемещаться за раз, замедляя движение робота. Для сравнения, каналы Престона больше по размеру – около одного миллиметра в диаметре – что позволяет значительно увеличить скорость воздушного потока. Его пневмо-захваты могут захватить объект за считанные секунды.

Микрожидкостные схемы также менее энергоэффективны. Даже в состоянии покоя устройства используют пневматический резистор, который пропускает воздух из атмосферы к источнику вакуума или давления для поддержания застоя. Схемы Престона не требуют ввода энергии в состоянии покоя. Такое энергосбережение может иметь решающее значение в чрезвычайных ситуациях или в ситуациях, когда роботы перемещаются далеко от стабильного источника энергии.

Резиновые роботы также предлагают заманчивую возможность: Невидимость. В зависимости от того, какой материал выберет Престон, он может разработать робота, который будет сопоставлен с указанным веществом. Таким образом, если он выберет материал, который маскируется в воде, робот окажется прозрачным при погружении. В будущем он и его коллеги надеются создать автономных роботов, которые не будут видны невооруженным глазом или даже для обнаружения сонарами. «Это просто вопрос выбора правильных материалов», – говорит он.

Для Престона подходящими материалами являются эластомеры (или каучуки). В то время как другие разработчики стремятся к большим мощностям с использованием машинного обучения и искусственного интеллекта, команда Уайтсайда идет путём упрощения. «В сложной вычислительной электронике кроются огромные возможности, – говорит Престон, – но иногда неплохо сделать шаг назад и подумать, есть ли более простой способ сделать то, что дает вам тот же результат, особенно если это не только проще, но и дешевле “.

ПОДЕЛИТЬСЯ:
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Вступайте в группу ВКОНТАКТЕ

Виртуальный помощник Эмдис
Разработано в craftPlace
ВВЕРХ