エアパワーロボットは電子機器を必要としません

エンジニアは、電子機器を必要としない4本足のソフトロボットを作成しました。ロボットは、制御や移動システムを含むすべての機能のために、一定の加圧空気源のみを必要とします。アプリケーションには、MRI装置や坑道など、電子機器が機能できない環境で動作できるロボットが含まれます。ソフトロボットは、環境に簡単に適応し、人間の近くで安全に動作するため、特に興味深いものです。

ほとんどのソフトロボットは、加圧空気を動力源とし、電子回路によって制御されます。ただし、このアプローチでは、回路基板、バルブ、ポンプなどの複雑なコンポーネントが必要であり、多くの場合、ロボットの体の外側にあります。ロボットの脳と神経系を構成するこれらのコンポーネントは、通常、かさばり、高価です。対照的に、新しいロボットは、ロボット自体に搭載されたチューブとソフトバルブで構成された、軽量で低コストの空気圧回路システムによって制御されます。ロボットは、コマンドに従って、または環境から感知した信号に応答して歩くことができます。

研究者とのQ＆Aを読む

UCSDエンジニアのDylanDrotmanがTechBriefsに語ります このタイプのロボットを使用できる場所と、歩くだけではない可能性がある方法。

ロボットの計算能力は、脳ではなく脊椎からの神経反応によって駆動される哺乳類の反射神経を大まかに模倣しています。チームは、歩行やランニングなどの動きを制御するためのリズミカルなパターンを生成できる非常に単純な要素で作られた、中央パターンジェネレーターと呼ばれる動物に見られる神経回路に触発されました。発電機の機能を模倣するために、チームは発振器として機能するバルブのシステムを構築し、加圧空気がロボットの4本の手足の空気動力の筋肉に入る順序を制御しました。研究者たちは、ロボットの脚への空気の注入を遅らせることで、ロボットの歩行を調整するコンポーネントを構築しました。ロボットの歩行は、サイドネックのカメに触発されました。

ロボットには、単純な機械的センサーも装備されています。ロボットの本体から突き出たブームの端に配置された、液体で満たされた小さな柔らかい泡です。気泡が押し下げられると、流体がロボットのバルブを反転させ、ロボットの方向を逆にします。ロボットにはインバーターとして機能する3つのバルブが装備されており、各インバーターで遅延が発生し、高圧状態が空圧回路の周囲に広がります。

ロボットの4つの脚のそれぞれには、3つの筋肉を動力源とする3つの自由度があります。脚は45度で下向きに角度が付けられ、ベローズを備えた3つの平行に接続された空気圧円筒形チャンバーで構成されています。チャンバーが加圧されると、手足は反対方向に曲がります。その結果、各手足の3つのチャンバーは、歩行に必要な多軸曲げを提供します。研究者は、各脚のチャンバーを互いに対角線上に対にしてペアにし、制御の問題を単純化しました。

ソフトバルブは、手足の回転方向を反時計回りと時計回りの間で切り替えます。このバルブは、ラッチング双極双投スイッチと呼ばれるものとして機能します。2つの入力と4つの出力を備えたスイッチであるため、各入力には2つの対応する出力が接続されています。そのメカニズムは、2つの神経を取り、脳内でそれらの接続を交換することに少し似ています。

研究者は、ロボットの歩行を改善して、自然の地形や凹凸のある表面を歩き、さまざまな障害物を乗り越えられるようにしたいと考えています。これには、より高度なセンサーネットワークとより複雑な空気圧システムが必要になります。チームはまた、このテクノロジーを使用して、歩行などの一部の機能のために空気圧回路によって部分的に制御されるロボットを作成する方法を検討しますが、従来の電子回路はより高度な機能を処理します。