นักวิจัยของ Harvard สร้าง Pneumatic Octopus

การอธิบายการทำงานของพวกเขาในวารสาร Nature นักวิจัยกล่าวว่าหุ่นยนต์นุ่มสามารถปฏิวัติวิธีที่มนุษย์โต้ตอบกับเครื่องจักร ความพยายามก่อนหน้าในการสร้างหุ่นยนต์ที่เข้ากันได้ทั้งหมดต้องเผชิญกับสิ่งกีดขวางบนถนน หุ่นยนต์ตัวอ่อนอื่น ๆ ที่ติดตั้งแหล่งจ่ายไฟที่แข็งแรงหรือถูกเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าหรือระบบลมภายนอก

“ วิสัยทัศน์ที่ยืนยาวมานานสำหรับสาขาซอฟท์แวร์ซอฟต์คือการสร้างหุ่นยนต์ที่นุ่มนวล แต่การดิ้นรนได้เปลี่ยนอะไหล่ที่แข็งแกร่งเช่นแบตเตอรี่และอุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ด้วยระบบนุ่มแบบอะนาล็อกแล้วรวมเข้าด้วยกัน” กล่าว Robert Wood อาจารย์ประจำที่ Harvard John A. Paulson คณะวิชาวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ “ งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถผลิตส่วนประกอบที่สำคัญของหุ่นยนต์นุ่ม ๆ ที่เรียบง่ายซึ่งวางรากฐานสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น”

อุปกรณ์ที่มีขนาดประมาณ 7 ซม. และมีรูปร่างเหมือนปลาหมึกขนาดเล็กทำจากเจลซิลิโคนที่มีความแข็งต่าง ๆ octobot ของ Harvard นั้นเป็นแบบ "pneumatic" ซึ่งขับเคลื่อนโดยแก๊สภายใต้ความกดดัน แต่ไม่ใช่อากาศอัด ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 50% ในเซลล์เชื้อเพลิงทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมและเปลี่ยนของเหลวให้เป็นก๊าซจำนวนมากซึ่งไหลเข้าสู่แขนของ octobot และพองตัวในช่องว่างภายในแขนขาทั้งแปดแยกกัน หลังจากนั้นการระบายแก๊สจะดึงแขนกลับสู่ตำแหน่งเดิม

octobot ไม่พึ่งพาการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยใช้ตรรกะไมโครฟลูอิดิคเป็นตัวควบคุมแบบอ่อนและวิธีการพิมพ์ 3 มิติแบบฝังตัวหลายวัสดุเพื่อสร้างเครือข่ายนิวเมติกภายในร่างกายหุ่นยนต์อิลาสโตเมอร์ วิธีการประกอบแบบไฮบริดช่วยให้ทีมใช้การพิมพ์หินอ่อนการพิมพ์และการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างช่วงของวัสดุและองค์ประกอบการทำงานที่ต้องการอย่างรวดเร็วสำหรับการทำงานแบบอิสระที่ไม่ผูกมัดของหุ่นยนต์นุ่ม

ระบบเช็ควาล์วและวาล์วสวิทช์ภายในตัวควบคุมซอฟท์ควบคุมการไหลของของไหลเข้าและผ่านระบบ ช่องทางการไหลมีความกว้างเพียงไม่กี่ร้อยไมครอนเท่านั้นที่ได้รับการออกแบบในตัวควบคุมแบบนุ่ม ในฐานะที่เป็นระบบไฟฟ้าอะนาล็อกวาล์วตรวจสอบถังน้ำมันเชื้อเพลิงออสซิลเลเตอร์ตู้ปฏิกิริยาแอคชูเอเตอร์และช่องระบายอากาศนั้นมีลักษณะคล้ายกับไดโอดตัวเก็บประจุซัพพลายออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้า

ในการเริ่มการทำงานน้ำมันเชื้อเพลิง 0.5 มล. จะถูกฉีดผ่านปั๊มหลอดฉีดยาลงในอ่างเก็บน้ำเชื้อเพลิงแต่ละแห่ง อ่างเก็บน้ำเชื้อเพลิงขยายตัวอย่างยืดหยุ่นไปสู่ความดันประมาณ 50 kPa บังคับให้เชื้อเพลิงเข้าสู่ออสซิลเลเตอร์ ออสซิลเลเตอร์ประกอบด้วยระบบของหยิกและเช็ควาล์วที่เปลี่ยนเส้นทางเชื้อเพลิงไปยังห้องปฏิกิริยาลาตินที่รับภาระซึ่งจะสลายตัวอย่างรวดเร็ว เช็ควาล์วแบบดาวน์สตรีมป้องกันก๊าซความดันที่เกิดขึ้นไม่ให้กลับไปที่ตัวควบคุมแบบอ่อนและจะไหลไปยังแอคชูเอเตอร์ แรงดันแก๊สทำให้แอคชูเอเตอร์และไอเสียออกสู่บรรยากาศผ่านช่องระบายอากาศ เมื่อระบายออกจะมีการไหลของเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องปฏิกิริยาหนึ่งหยุดและไหลไปที่จุดเริ่มต้นอื่น ๆ เริ่มต้นลำดับที่คล้ายคลึงกันในห้องเร่งปฏิกิริยาแบบดาวน์สตรีมและเครือข่ายแอคทูเอเตอร์

ความเรียบง่ายของกระบวนการประกอบนั้นปูทางไปสู่การออกแบบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น Ryan Truby นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและผู้เขียนร่วมกล่าว ต่อไปทีมฮาร์วาร์ดหวังที่จะออกแบบปลาหมึกยักษ์ที่สามารถคลานว่ายน้ำและโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมของมัน สักวันหนึ่งอาจใช้หุ่นยนต์แบบอ่อนสำหรับการผ่าตัดหรือบีบเครื่องมือหรือกล้องไปยังสถานที่ที่เข้าถึงได้ยาก