Изследователи от Харвард изграждат пневматичен октопод

Описвайки работата си в списанието Nature, изследователите казаха, че меката роботика може да промени революцията в начина, по който хората взаимодействат с машините. Предишните усилия за изграждане на напълно съвместими роботи са изправени пред препятствия. Други роботи с меки тела са разполагали с твърди захранващи устройства или са били свързани към външни електрически или пневматични системи.

„Една дългогодишна визия за областта на меката роботика е създаването на роботи, които са изцяло меки, но борбата винаги е била в подмяната на твърди компоненти, като батерии и електронни контроли, с аналогични меки системи и след това да се съберат всичко това“, каза Робърт Ууд, професор в Харвардската школа Джон А. Полсън по инженерни и приложни науки. „Това изследване показва, че лесно можем да произвеждаме ключовите компоненти на прост, изцяло мек робот, който поставя основата за по-сложни дизайни.“

Устройството, което е с размери около 7 см и е оформено като малък октопод, е изработено от силиконови гелове с различна твърдост. Октоботът на Харвард е „пневматичен“, захранван от газ под налягане, но не и сгъстен въздух. Вместо това малко количество 50% разтвор на водород-пероксид в горивна клетка реагира с платинен катализатор и трансформира течността в голямо количество газ, който се влива в ръцете на октобота и надува отделения вътре в осемте отделни крайника. Впоследствие изпускането на газ прибира ръцете в първоначалното им положение.

Octobot не разчита на електронно управление. Вместо това изследователите използваха микрофлуидната логика като мек контролер и мулти-материал, вграден метод за 3D принтиране, за да произвеждат пневматични мрежи в формовано еластомерно тяло на робота. Подходът на хибридно сглобяване позволява на екипа да използва мека литография, формоване и 3D печат за бързо изработване на редица материали и функционални елементи, необходими за автономна, неприсъща работа на мек робот.

Система на възвратните и превключвателните клапани в мекия контролер регулира потока на течността в и през системата. Поточните канали с ширина само няколко стотин микрона са шарени в мекия контролер. Като електрическа аналогия, възвратните клапани, резервоарите за гориво, осцилаторът, реакционните камери, задвижващите отвори и вентилационните отвори съответстват на диодите, захранващите кондензатори, електрическия осцилатор, усилвателите, кондензаторите и резисторите.

За да започнете работа, 0,5 ml гориво се влива чрез спринцовка помпа във всеки от два резервоара за гориво. Резервоарите за гориво се разширяват еластично до налягане от приблизително 50 kPa, принуждавайки гориво в осцилатора. Осцилаторът включва система от щипки и възвратни клапани, които алтернативно насочват гориво към реакционните камери, натоварени с платина, където той бързо се разлага. Възвратните клапани надолу по веригата предотвратяват връщането на получения газ под мекия регулатор и той потича към задействащите механизми. Налягането на газа отклонява задвижващите механизми и се изпуска в атмосферата през вентилационния отвор. След обезвъздушаване потокът от гориво в едната реакционна камера спира и потокът към другата започва, като се започва подобна последователност в другата каталитична камера и мрежата на задвижването надолу по веригата.

Простотата на процеса на сглобяване проправя пътя към по-сложни дизайни, заяви Райън Труби, аспирант и съавтор на статията. На следващо място, екипът на Харвард се надява да създаде пневматичен октопод, който може да пълзи, да плува и да взаимодейства с неговата среда. Някой ден меките роботи могат да бъдат използвани за хирургични операции или за притискане на инструменти или камери на труднодостъпни места.