به گزارش مجله توژال؛ مهندسان روشی پیشرفته برای انتقال دستورالعمل های پیچیده به روبات ها بدون استفاده از برق ایجاد کرده اند. این احتمالاً فضای پردازش بیشتری را در سیستم ربات برای عملکردهای پیشرفته آزاد می کند.

محققان در کالج کینگ لندن (KCL) نوع جدیدی از ریز مدار را توسعه داده اند که از طریق تغییرات فشار مایع ارتباط برقرار می کند و از بدن انسان الهام می گیرد.

این روش ربات‌ها را قادر می‌سازد تا با ارسال مجموعه‌ای از دستورات با استفاده از سیال درون مدار، وظایف خود را مستقل از سیستم‌های الکتریکی سنتی انجام دهند.

بر اساس بیانیه این تیم، این روش ابتدا امکان ایجاد نسل جدیدی از روبات‌ها را فراهم می‌کند که بدن آنها می‌تواند مستقل از مرکز کنترل داخلی خود عمل کند و احتمالاً از این فضا برای برنامه‌های پیچیده‌تر مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده می‌شود.

نوآوری دریچه نرم

ربات‌های نرم به دلیل انعطاف‌پذیری و ایمنی بالا شناخته شده‌اند و در کاربردهای مختلفی مانند دستگاه‌های پوشیدنی مفید هستند. به طور معمول، این ربات ها توسط سیستم های معمولی با استفاده از شیرهای برقی، تنظیم کننده ها و پمپ ها کنترل می شوند و حرکت آنها را محدود می کنند و آنها را کوچک می کنند.

برای حل این مشکل، دانشمندان در حال مطالعه طرح‌های جدیدی برای دریچه‌ها و پمپ‌های نرم هستند که می‌توانند در بدنه ربات‌ها ادغام شوند و کارایی آن‌ها را بهبود بخشند و به آنها اجازه استفاده در محیط‌های سخت را بدهند.

این شیرهای نرم که جریان سیال را با خم کردن لوله کنترل می کنند، نیاز به ورودی های کنترلی متعدد را کاهش می دهند.

برخی از طرح‌ها می‌توانند حالت‌های قبلی را به خاطر بسپارند یا فراموش کنند، و برخی دیگر می‌توانند نوسانگرهای ساعتی ایجاد کنند و ربات‌ها را قادر به انجام کارهایی مانند شنا و بالا رفتن می‌کنند. با این حال، برخی از روش ها هنوز به چندین شیر تنظیم فشار اضافی و شیر برای تنظیم عملکرد آنها نیاز دارند.

آنتونیو فورته، مدرس ارشد مهندسی در کینگز کالج لندن و نویسنده اصلی این مطالعه، در بیانیه ای گفت: «نرم افزار در سال های اخیر به سرعت پیشرفت کرده است، اما سخت افزار پیشرفت نکرده است. با ایجاد یک سیستم سخت افزاری مستقل از نرم افزاری که آن را اجرا می کند، می توانیم مقدار قابل توجهی از بار محاسباتی را به سخت افزار تخلیه کنیم.

کنترل بر اساس فشار

ربات ها در حال حاضر برای کار به طور کامل به برق و تراشه های کامپیوتری متکی هستند. “مغز” روباتیک متشکل از الگوریتم ها و برنامه ها دستورات را از طریق رمزگذارها به بدن ربات ترجمه می کند و سپس اقداماتی را انجام می دهد.

در رباتیک نرم، جایی که دستگاه‌هایی مانند ماهیچه‌های رباتیک از مواد انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند، این اتکا به الکترونیک سفت و سخت چالش‌هایی را ایجاد می‌کند. کارهای پیچیده، مانند گرفتن دستگیره در، فشار بیشتری را به نرم افزار وارد می کند زیرا مواد نرم به کدگذاری پیچیده نیاز دارند.

برای حل این مشکل، دانشمندان یک مدار برگشت پذیر ایجاد کردند که شامل یک دریچه قابل تنظیم در ربات ها است. این شیر از سیگنال‌های فشاری شبیه کدهای باینری استفاده می‌کند، درست مانند یک ترانزیستور در مدارهای معمولی برای کنترل حرکات.

به همین دلیل ربات ها می توانند حرکات پیچیده ای را بدون استفاده از برق یا سیستم کنترل مرکزی انجام دهند. رویکرد مبتنی بر فشار در مقایسه با مدارهای مبتنی بر سیال فعلی، انعطاف‌پذیری و کنترل بیشتری را فراهم می‌کند.

این مدار جدید کنترل را از نرم افزار به سخت افزار منتقل می کند و بار محاسباتی را کاهش می دهد و راه را برای سیستم های رباتیک قوی تر و سازگارتر در آینده هموار می کند.

راه حل های فشرده سازی مقیاس پذیر

این طراحی ربات‌ها را قادر می‌سازد تا در مکان‌هایی که برق در دسترس نیست و استفاده از آن غیرعملی است، مانند مکان‌هایی که در معرض تشعشع هستند یا مکان‌های حساس الکتریکی مانند اتاق‌های MRI کار کنند. این ربات ها همچنین برای استفاده در مناطق محروم با دسترسی ضعیف به برق در نظر گرفته شده اند.

چالش های مورد انتظار در مقیاس بندی این مدار به روبات های بزرگتر شامل اتصال آن به یک منبع فشار ثابت است. برای حل این مشکل مدارهای فشار باید با ورودی های کم فشار سازگار باشند.

مصطفی موسی، محقق کارشناسی ارشد در کینگز کالج لندن و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «این چیزی است که در حال حاضر روی آن کار می‌کنیم و گام‌های بزرگی برای رسیدن به این هدف برداشته‌ایم و انتظار داریم به زودی آن را راه‌اندازی کنیم».

این فناوری همچنین این پتانسیل را دارد که با غلبه بر محدودیت‌های فعلی در مهارت، رباتیک نرم را تقویت کند. یک ربات واحد می تواند با پیکربندی مجدد جزء اصلی خود، یک LED که فرکانس سیگنال را تغییر می دهد، بدون تغییر اجزای مدار، متفاوت عمل کند.

هدف این است که این قابلیت را گسترش داده و ربات ها را قادر به انجام وظایف مختلف بدون تغییر موتور یا مدار کند و در وقت و انرژی ربات ها صرفه جویی شود.

هدف فعلی این تیم گسترش اختراع خود برای مصارف گسترده تر است و این مدارها را در سیستم های محرک موتور نرم یا روبات هایی که نیروگاه ها را نظارت می کنند، ترکیب می کند.