Berjalan kaki empat dikendalikan dan didukung oleh udara bertekanan
Engine

Berjalan kaki empat dikendalikan dan didukung oleh udara bertekanan


Insinyur di University of California San Diego telah menciptakan robot lunak berkaki empat yang tidak memerlukan peralatan elektronik untuk bekerja. Robot hanya membutuhkan sumber udara bertekanan konstan untuk semua fungsinya, termasuk sistem kontrol dan penggeraknya. Kredit: Universitas California San Diego

Insinyur di University of California San Diego telah menciptakan robot lunak berkaki empat yang tidak memerlukan peralatan elektronik untuk bekerja. Robot hanya membutuhkan sumber udara bertekanan konstan untuk semua fungsinya, termasuk sistem kontrol dan penggeraknya.

Tim yang dipimpin oleh Michael T. Tolley, seorang profesor teknik mesin di Jacobs School of Engineering di UC San Diego, merinci temuannya dalam jurnal edisi 17 Februari 2021. Ilmu Robotika.

“Pekerjaan ini merupakan langkah fundamental namun signifikan menuju robot berjalan yang sepenuhnya otonom dan bebas elektronik,” kata Dylan Drotman, Ph.D. siswa dalam kelompok penelitian Tolley dan penulis pertama makalah.

Aplikasi termasuk robotika berbiaya rendah untuk hiburan, seperti mainan, dan robot yang dapat beroperasi di lingkungan di mana elektronik tidak dapat berfungsi, seperti mesin MRI atau poros tambang. Robot lunak sangat diminati karena mudah beradaptasi dengan lingkungannya dan beroperasi dengan aman di dekat manusia.

Sebagian besar robot lunak didukung oleh udara bertekanan dan dikendalikan oleh sirkuit elektronik. Tetapi pendekatan ini membutuhkan komponen yang kompleks seperti papan sirkuit, katup, dan pompa — seringkali di luar tubuh robot. Komponen ini, yang merupakan otak dan sistem saraf robot, biasanya berukuran besar dan mahal. Sebaliknya, robot UC San Diego dikendalikan oleh sistem sirkuit pneumatik yang ringan dan berbiaya rendah, yang terdiri dari tabung dan katup lunak, di atas robot itu sendiri. Robot dapat berjalan sesuai perintah atau menanggapi sinyal yang dirasakannya dari lingkungan.

Video robot berjalan tanpa tali, didukung oleh tabung CO2 onboard bertekanan yang dilengkapi dengan pengatur tekanan. Video berakselerasi 4X. Kredit: Drotman et al., Sci. Robot. 6, eaay2627 (2021)

“Dengan pendekatan kami, Anda bisa membuat otak robotik yang sangat kompleks,” kata Tolley, penulis senior studi tersebut. “Fokus kami di sini adalah membuat sistem saraf bertenaga udara paling sederhana yang diperlukan untuk mengontrol berjalan.”

Kekuatan komputasi robot secara kasar meniru refleks mamalia yang didorong oleh respons saraf dari tulang belakang, bukan otak. Tim ini terinspirasi oleh sirkuit saraf yang ditemukan pada hewan, yang disebut generator pola pusat, yang terbuat dari elemen yang sangat sederhana yang dapat menghasilkan pola ritmis untuk mengontrol gerakan seperti berjalan dan berlari.

Video penyu Afrika sideneck yang menunjukkan gaya berjalan bait diagonal – inspirasi untuk robot berkaki empat berkaki lembut dari penelitian ini. Kredit: Drotman et al., Sci. Robot. 6, eaay2627 (2021)

Untuk meniru fungsi generator, para insinyur membangun sistem katup yang bertindak sebagai osilator, mengendalikan urutan udara bertekanan memasuki otot-otot bertenaga udara di empat kaki robot. Peneliti membangun komponen inovatif yang mengoordinasikan gaya berjalan robot dengan menunda injeksi udara ke kaki robot. Kiprah robot ini terinspirasi dari kura-kura sideneck.

Robot ini tidak membutuhkan elektronik apapun

Robot tersebut mengandalkan rangkaian katup yang membuka dan menutup dalam urutan tertentu untuk berjalan. Kredit: Universitas California San Diego

Robot ini juga dilengkapi dengan sensor mekanis sederhana — gelembung lembut kecil berisi cairan yang ditempatkan di ujung boom yang menonjol dari tubuh robot. Ketika gelembung ditekan, fluida membalik katup di robot yang menyebabkannya berbalik arah.

Itu Ilmu Robotika Makalah dibuat berdasarkan pekerjaan sebelumnya oleh kelompok penelitian lain yang mengembangkan osilator dan sensor berdasarkan katup pneumatik, dan menambahkan komponen yang diperlukan untuk mencapai fungsi tingkat tinggi seperti berjalan.

Video yang menjelaskan konsep utama dan temuan penelitian ini. Kredit: Drotman et al., Sci. Robot. 6, eaay2627 (2021)

Bagaimana itu bekerja

Robot dilengkapi dengan tiga katup yang bertindak sebagai inverter yang menyebabkan kondisi tekanan tinggi menyebar ke seluruh sirkuit bertenaga udara, dengan penundaan pada setiap inverter.

Masing-masing dari empat kaki robot memiliki tiga derajat kebebasan yang didukung oleh tiga otot. Kaki-kaki miring ke bawah pada 45 derajat dan terdiri dari tiga ruang silinder pneumatik paralel yang terhubung dengan bellow. Ketika sebuah ruangan diberi tekanan, tungkai menekuk ke arah yang berlawanan. Hasilnya, tiga ruang di setiap tungkai memberikan pembengkokan multi-sumbu yang diperlukan untuk berjalan. Peneliti memasangkan ruang dari setiap kaki secara diagonal berseberangan satu sama lain, menyederhanakan masalah kontrol.

Katup lunak mengubah arah rotasi tungkai antara berlawanan arah jarum jam dan searah jarum jam. Katup itu bertindak sebagai apa yang dikenal sebagai kutub ganda pengunci, sakelar lemparan ganda — sakelar dengan dua masukan dan empat keluaran, sehingga setiap masukan memiliki dua keluaran yang sesuai yang terhubung dengannya. Mekanisme tersebut seperti mengambil dua saraf dan menukar koneksi mereka di otak.

Video robot lembut berkaki empat yang sedang menavigasi di sekitar rintangan, dengan peralihan manual dari gaya berjalan diagonal sepasang kaki ke gaya berjalan kaki diagonal, dikendalikan oleh osilator cincin tiga katup tujuan ganda, dipercepat 4X. Kredit: Drotman et al., Sci. Robot. 6, eaay2627 (2021)

Langkah selanjutnya

Ke depan, peneliti ingin meningkatkan kiprah robot agar bisa berjalan di medan alami dan permukaan yang tidak rata. Ini akan memungkinkan robot untuk menavigasi berbagai rintangan. Ini akan membutuhkan jaringan sensor yang lebih canggih dan sebagai hasilnya sistem pneumatik yang lebih kompleks.

Berjalan kaki empat dikendalikan dan didukung oleh udara bertekanan

Robot berkaki empat lunak yang tidak terikat dengan katup lunak onboard yang ditenagai oleh tabung CO2 yang diatur tekanannya; komponen kunci diberi label, begitu juga dengan arah gerakan kaki untuk berjalan ke depan. Kredit: Drotman et al., Sci. Robot. 6, eaay2627 (2021)

Tim juga akan melihat bagaimana teknologi dapat digunakan untuk membuat robot, yang sebagian dikendalikan oleh sirkuit pneumatik untuk beberapa fungsi, seperti berjalan, sementara sirkuit elektronik tradisional menangani fungsi yang lebih tinggi.


Robot lunak bawah air yang terinspirasi dari bintang rapuh


Informasi lebih lanjut:
D. Drotman el al., “Sirkuit pneumatik bebas elektronik untuk mengendalikan robot berkaki lunak,” Ilmu Robotika (2021). robotics.sciencemag.org/lookup… /scirobotics.aay2627

Disediakan oleh University of California – San Diego

Kutipan: Berjalan berkaki empat dikendalikan dan didukung oleh udara bertekanan (2021, 17 Februari) diakses 17 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-quadruped-powered-pressurized-air.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel