將模擬和氣動(dòng)添加到軟機(jī)器人的控制系統(tǒng)選項(xiàng)列表中。在本周在線發(fā)表的一項(xiàng)研究中，來自萊斯大學(xué)和哈佛大學(xué)的機(jī)器人研究人員，工程師和材料科學(xué)家表明，通過處理壓縮空氣中編碼的信息來控制軟機(jī)器人動(dòng)作的可編程非電子電路是可能的。

“這個(gè)系統(tǒng)的美妙之處在于，我們真的能夠?qū)⒂?jì)算減少到其基本組成部分，”賴斯本科生科爾特·德克爾(ColterDecker)說，他是《美國國家科學(xué)院院刊》研究的主要作者。他說，幾十年來，電子控制系統(tǒng)已經(jīng)過磨練和改進(jìn)，重新創(chuàng)建計(jì)算機(jī)電路“類似于壓力和流速，而不是電壓和電流”，這使得整合氣動(dòng)計(jì)算變得更加容易。

Decker是機(jī)械工程專業(yè)的大四學(xué)生，他主要使用塑料吸管和橡皮筋等日常材料構(gòu)建了他的軟機(jī)器人控制系統(tǒng)。盡管操作簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)的氣動(dòng)邏輯門可以配置為執(zhí)行稱為布爾函數(shù)的操作，這些函數(shù)是現(xiàn)代計(jì)算的肉和土豆。

學(xué)分：萊斯大學(xué)

“目標(biāo)從來都不是完全取代電子計(jì)算機(jī)，”科爾特說。他說，在許多情況下，軟機(jī)器人或可穿戴設(shè)備只需要針對(duì)一些簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程，并且論文中演示的技術(shù)可能“比傳統(tǒng)的電子控制更便宜，更安全，更耐用”。

大一時(shí)，德克爾開始在萊斯大學(xué)機(jī)械工程助理教授丹尼爾·普雷斯頓的實(shí)驗(yàn)室工作。Decker研究了流體控制系統(tǒng)，并在贏得競(jìng)爭(zhēng)激烈的夏季研究獎(jiǎng)學(xué)金后對(duì)創(chuàng)建流體控制系統(tǒng)產(chǎn)生了興趣，這將使他能夠在哈佛大學(xué)化學(xué)家和材料科學(xué)家喬治·懷特塞茲(GeorgeWhitesides)的實(shí)驗(yàn)室工作幾個(gè)月。

該項(xiàng)目變成了兩個(gè)研究小組之間長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的合作，德克爾在這項(xiàng)研究中有九位合著者，包括共同通訊作者普雷斯頓和懷特塞茲。

Decker及其同事創(chuàng)造了兩個(gè)組件，一個(gè)是將氣壓轉(zhuǎn)化為機(jī)械力的活塞式執(zhí)行器，另一個(gè)是可以在兩種狀態(tài)之間切換的閥門-關(guān)閉和打開。這些部件由塑料吸管、柔性塑料管、橡皮筋、羊皮紙和熱塑性聚氨酯板等部件制成，這些部件可與臺(tái)式熱壓機(jī)或熱熨斗粘合在一起。

研究小組表明，這兩個(gè)組件可以組合在一個(gè)裝置中，一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)閥門，像開關(guān)一樣工作，并使用氣壓作為輸入和輸出。需要特定的氣壓量才能在關(guān)閉和打開狀態(tài)之間切換。閥門由橡皮筋保持關(guān)閉狀態(tài)，并通過添加或減去橡皮筋進(jìn)行編程，從而改變激活所需的壓力量。在測(cè)試中，Decker表明這些電路可用于控制柔軟的手形機(jī)器人，氣動(dòng)墊和鞋盒大小的機(jī)器人，該機(jī)器人可以行走預(yù)先編程的步驟數(shù)，檢索物體并返回其起始位置。

“這項(xiàng)工作的最大成就是將數(shù)字和模擬控制整合到同一系統(tǒng)架構(gòu)中，”Preston說。兩者都意味著氣動(dòng)控制電路可以進(jìn)行數(shù)字編程，具有您在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中想到的“一和零”。但我們也可以引入模擬能力，連續(xù)的東西，“他說。“這使我們能夠真正簡(jiǎn)化整體系統(tǒng)架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)以前工作中無法訪問的新功能。

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