Завдяки чудовій гнучкості та адаптивності м’які надувні роботи стають світлом майбутнього в багатьох сферах застосування. Однак бездоганна інтеграція датчиків і систем керування в цих роботів була складною проблемою, оскільки це потрібно зробити без шкоди для м’якості, форм-фактора або продуктивності робота.
Дослідницька група під керівництвом професора Jiyun Kim (Відділ інженерії нових матеріалів, UNIST) і професора Jonbum Bae (Відділ машинобудування, UNIST) зробила величезний прорив у цій галузі, успішно розробивши інноваційне рішення, відоме як «м’який клапан». "технологія, яка забезпечує повну інтеграцію датчиків і регулюючих клапанів. Зберігаючи м'якість робота.
Традиційно тіло м’якого робота повинно було співіснувати з жорсткими електронними компонентами, щоб увімкнути сенсорні функції. Ця проблема породила технологію «м’якого клапана», інтегроване рішення, яке поєднує датчики та контрольні клапани разом, не перешкоджаючи м’якості робота. Технологія використовує м’які аналогові датчики та контрольні клапани, компоненти, для роботи яких не потрібна електроенергія.
Ці трубчасті компоненти виконують подвійну функцію: вони здатні виявляти зовнішні подразники, водночас використовуючи тиск повітря, щоб точно контролювати рухи робота.
Цей прорив означає, що м’яким роботам більше не потрібно покладатися на жорсткі електронні компоненти для визначення та керування. Традиційні м’які роботи мають гнучкі корпуси, але часто потребують жорстких електронних компонентів для виявлення подразників і керування приводом. Однак поява технології м’яких клапанів надала цим роботам більшої автономності та адаптивності.
Це дослідження також пропонує широкий спектр перспектив застосування. Дослідницька група створила універсальні плоскогубці, які здатні спритно захоплювати крихкі предмети, такі як картопляні чіпси, уникаючи ймовірності надмірної сили, яка може призвести до поломки, коли традиційно жорсткі роботи беруть предмети.
Крім того, дослідницька група успішно розробила переносних роботів з ліктем, призначених для зменшення навантаження на м’язи під час виконання повторюваних завдань або робіт, які потребують напруженої роботи рук. Ці опори для ліктів автоматично регулюються відповідно до кута згину руки людини, зменшуючи стрес у середньому на 63 відсотки та роблячи носіння робота більш комфортним.
Основним принципом технології м’яких клапанів є використання повітряного потоку в трубчастій структурі для роботи. Коли один кінець трубки натягується, внутрішня різьба стискає її, тим самим контролюючи приплив і відтік газу. Цей унікальний рух, схожий на акордеон, забезпечує точні та гнучкі рухи робота без потреби в електроенергії.
Дослідницька група також виявила, що, програмуючи структуру або кількість ниток у трубці, вони можуть точно контролювати зміни повітряного потоку. Ця можливість програмування дозволяє адаптувати робота до різних ситуацій і вимог, залишаючись при цьому гнучким у відповідь на зовнішні сили.
Професор Бае сказав: «Ці нещодавно розроблені компоненти можна легко запрограмувати за допомогою матеріалів, які використовуватимуться без електроніки. Цей прорив значно сприятиме розвитку різноманітних систем, що носяться».
Ця революційна технологія м’яких клапанів знаменує собою важливий крок до забезпечення автономної роботи повністю м’яких роботів без електроніки, важливу віху в підвищенні безпеки та адаптивності в багатьох галузях. Висновки, опубліковані в журналі Nature Communications, відкривають нові можливості для майбутнього м’якої робототехніки. Очікується, що ця технологія відіграватиме ключову роль в охороні здоров’я, виробництві та багатьох інших галузях, привносячи більше зручності та інновацій у наше життя та роботу.