Naukowcy opracowali w pełni autonomicznego robota napędzanego wyłącznie powietrzem. Znajdzie zastosowanie w medycynie czy ratownictwie

To może być przełom w budowie w pełni autonomicznych, wolnych od elektroniki robotów kroczących. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego stworzyli czworonożnego robota, który do pracy wszystkich swoich funkcji, w tym sterowania i systemów ruchu, nie potrzebuje żadnej elektroniki, tylko stałego źródła sprężonego powietrza. Może się sprawdzić m.in. w kosmosie, w maszynach rezonansu magnetycznego czy do przesiewania wraków budynku po trzęsieniu ziemi lub pożarze.

Inżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego stworzyli czworonożnego miękkiego robota, który nie potrzebuje żadnej elektroniki do pracy. Wystarczy stałe źródło sprężonego powietrza, aby uruchomić wszystkie funkcje, w tym sterowania i systemów ruchu. Może to oznaczać przełom na rynku tzw. miękkich robotów.

– Większość robotów miękkich jest zasilana sprężonym powietrzem i sterowana przez obwody elektroniczne. Jednak takie podejście wymaga umieszczenia skomplikowanych komponentów, takich jak płytki obwodów drukowanych, zaworów i pomp – często poza korpusem robota. Te elementy, które stanowią mózg robota i układ nerwowy, są zazwyczaj nieporęczne i drogie. Robot opracowany przez naukowców Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego jest sterowany przez wbudowany lekki, tani system obwodów pneumatycznych, składający się z rur i miękkich zaworów. Robot może chodzić na polecenie lub w odpowiedzi na sygnały odbierane z otoczenia – tłumaczy Ioana Patringenaru z biura prasowego Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.

Atrakcyjność miękkich robotów polega na ich elastyczności i wszechstronności. Mogą się sprawdzić w kosmosie, według innych wkrótce wkroczą w najgłębsze zakamarki ludzkiego ciała. Według dr hab. inżynierii Georgia Tech Ellen Mazumdar można je wykorzystać do przesiewania wraków budynku po trzęsieniu ziemi lub pożarze. Miękkie roboty są wykonane z najbardziej miękkich materiałów, w tym z nanomateriałów, co umożliwia im odzwierciedlenie funkcji biologicznych, takich jak funkcje ludzkich mięśni. Dotychczas jednak obwody elektroniczne były umieszczane na zewnątrz, co sprawiało, że robot był mało poręczny, a przy tym drogi.

Robot zbudowany przez inżynierów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego niweluje te wady.

– Nasza praca stanowi fundamentalny krok w kierunku budowy w pełni autonomicznych, wolnych od elektroniki robotów kroczących – podkreśla Dylan Drotman, doktorant na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.

Moc obliczeniowa robota naśladuje odruchy ssaków, które są napędzane przez odpowiedź nerwową kręgosłupa, nie mózgu. Zespół zainspirował się obwodami neuronowymi znalezionymi u zwierząt,  które mogą generować rytmiczne wzory w celu kontrolowania ruchów, takich jak chodzenie czy bieganie. Aby naśladować funkcje obwodów neuronowych, inżynierowie zbudowali system zaworów, które kontrolują kolejność, w jakiej sprężone powietrze dostaje się do napędzanych nim mięśni czterech kończyn robota. Naukowcy zbudowali innowacyjny komponent, który koordynuje chód robota, opóźniając wtrysk powietrza do jego nóg.

Robot jest również wyposażony w proste czujniki mechaniczne, które przypominają małe, miękkie bąbelki wypełnione płynem, umieszczone na końcach wysięgników wystających z korpusu. Kiedy bąbelki są wciśnięte, płyn przekręca zawór, który z kolei powoduje zmianę kierunku poruszania się robota.

– Opracowanym przez nas sposobem można by stworzyć bardzo zaawansowany mózg robota – przekonuje Michael T. Tolley, profesor inżynierii mechanicznej w Jacobs School of Engineering na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. – Naszym celem było stworzenie zasilanego powietrzem układu nerwowego, niezbędnego do kontrolowania procesu chodzenia.

W przyszłości naukowcy chcą poprawić chód robota, aby mógł się poruszać także po nierównych powierzchniach. Umożliwiłoby to pokonywanie różnych przeszkód i wymagało bardziej wyrafinowanej sieci czujników, a co za tym idzie – bardziej złożonego systemu pneumatycznego.

Obecnie jednak technologia zastosowana w robocie sprawdzi się w niemal wszystkich miękkich robotach.

– Zastosowania opracowanego systemu obejmują tanią robotykę rozrywkową, taką jak zabawki, lecz także roboty, które mogą działać w środowiskach, gdzie elektronika mogłaby zakłócać pracę, takich jak maszyny rezonansu magnetycznego lub szyby górnicze. Szczególnie interesujące są roboty miękkie, ponieważ łatwo dostosowują się do otoczenia i działają bezpiecznie w pobliżu ludzi – wymienia Ioana Patringenaru.