加州大学河滨分校(UC Riverside)的教授、机器人专家威廉·格罗弗(William Grover)说,虽然软机器人在从搜救到可穿戴外骨骼等各种应用领域都有希望,但这些技术往往受到电子设备的阻碍。

机器人由占空间的高功率部件控制:阀门、电路和电池。

为了解放软机器人,增加它们的整体使用,格罗弗和他的团队想用一个更轻的选择来取代电子设备:空气.

格罗弗说:“如果我们能用空气动力硬件取代电子控制硬件,整个机器人就会变得更简单、更便宜、更安全,因为它都靠同样的动力运行:空气动力。yabovip16.com在下面的问答中。“我认为这将改变游戏规则,最终让软机器人技术进入我们的日常生活。”

加州大学河滨分校的团队开发了计算机内存,由航空公司运行。

什么是气动逻辑?

对于一个围绕气动逻辑构建的机器,它是空气,而不是电,流过电路或通道。气动阀控制气流,并由此产生的分子运动,以执行机构提供的力量和动力。

气压表示现代计算机中触发或停止电荷的“开/关”或“真/假”逻辑状态。

在20世纪早期,气动逻辑支持多种产品,从恒温器到自动钢琴。

事实上,加州大学河滨分校的研究人员使用气动随机存取存储器(RAM)让机器人制作音乐。

机器人音乐等应用

通过改变RAM芯片通道内的气压和真空的组合,研究人员能够让机器人在钢琴上演奏音符、和弦,甚至整首歌——《玛丽有只小羊羔》。(请看下面的视频。)

为了让曲调运转起来,格罗弗和他在大学的同事们用微流体阀取代了电子晶体管,制造了他们的气动RAM芯片。即使在与空气供应管道断开时,这些阀门仍然对压差保持密封,产生困压差,起到记忆的作用,维持机器人执行器的“真/假”或“开/关”状态。

该演示在一篇题为一种用于控制软机器人的气动随机存取存储器,由生物工程博士生Shane Hoang、Grover、计算机科学教授Philip Brisk和机械工程教授Konstantinos Karydis领导。

在改进微流体阀以处理更大的空气流量后,该团队生产了一个8位气动RAM芯片,能够控制更大、移动更快的软机器人,并将其集成到一对3d打印的橡胶手中。气动RAM使用大气压空气来表示“0”或“假”值,真空来表示“1”或“真”值。

柔软的弹奏钢琴的机械手指在连接大气压时伸展,在连接真空时收缩。

除了简单的音乐,加州大学河滨分校的系统可以用来操作其他机器人,没有电子设备,只有一个电池驱动的泵来制造真空。

根据研究人员的说法,这种选择更安全。如果系统中任何地方没有正压(只有正常大气压力),则机器人或其控制系统不会出现意外过压和严重故障的风险。

他们说,使用这种技术的机器人在人类身上或周围使用时会特别安全,比如为运动障碍婴儿设计的可穿戴设备。

格罗弗教授对空中力量寄予厚望。阅读我们的简短问答yabovip16.com了解更多。

yabovip16.com为什么“空气动力计算机存储器”是一项如此重要的成就?

威廉·格罗弗教授:嗯,它不是用于所有的东西——我不认为我将在任何时间内用空气动力计算机写电子邮件!但对于某些应用来说,用空气驱动的硬件取代电子计算硬件是很有意义的。

软机器人就是一个很好的例子。许多研究人员已经开发出了各种令人兴奋的重要应用的气动软机器人,但这些软机器人并没有得到广泛的应用。其中一个主要原因是目前用于控制这些机器人的电子硬件。

尽管这些气动机器人制造成本低廉,在人类周围和极端环境中使用更安全,但它们通常由“正常”环境中使用的同样昂贵、耗电、笨重的电子阀、电路、电池和其他硬件控制机器人技术。这种电子硬件阻碍了软机器人的发展,使它们无法在许多重要应用中使用。

如果我们能用空气动力硬件取代电子控制硬件,整个机器人就会变得更简单、更便宜、更安全,因为它都是靠同样的动力运行的,空气动力。我认为这将改变游戏规则,最终让软机器人技术进入我们的日常生活。

yabovip16.com你认为这种空气控制机器人有什么应用前景?

威廉·格罗弗教授:长期以来,研究人员一直在提议将气动软机器人应用于各种应用,我认为我们的技术有可能使所有这些应用更加可行。当然,医疗保健是软机器人的一个伟大应用领域——想想《英雄六号》中的Baymax-还有可穿戴的软外骨骼,它可以帮助那些身体状况不好的人自己控制自己的运动。我认为我们的技术可以让这些软医疗设备比现在便宜、轻便、安全,而且更人性化。

另一个有趣的应用领域是危险环境:如化工厂或采矿设施,电子机器人可能会在其中产生火花并引起爆炸或火灾。在这样的地方,气动和气控机器人会安全得多。

yabovip16.com:与久经考验的电子产品相比,用空气控制机器人有哪些风险或缺点?

威廉·格罗弗教授空气驱动的计算机总是比电子计算机慢,因为从根本上说,空气的流动要比电力慢得多。但对于很多不需要超高速运动的机器人应用,我认为空气动力计算机仍然足够快。而且,现在我们的气动RAM是在真空(空气压力低于大气压力)下运行的,所以这就限制了受控机器人的强度——我们被限制在一个大气压下。但我们目前正在研究气动RAM的版本,可以控制更高的压力,用于控制更强大的机器人。

yabovip16.com这个工作对你来说下一步是什么?

威廉·格罗弗教授我们是生物工程系的,所以我们一直对我们的技术在生物医学方面的应用很感兴趣。我们正在研究一些常见的医疗工具,看看是否可以用空气动力控制而不是电脑和电子设备来做得更好。如果可以的话,这些医疗工具可能会更适合在没有可靠电力的贫困地区使用。

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