Le robot pneumatique n'a pas besoin d'électronique

Les ingénieurs ont créé un robot mou à quatre pattes qui n'a pas besoin d'électronique pour fonctionner. Le robot n'a besoin que d'une source constante d'air sous pression pour toutes ses fonctions, y compris ses commandes et ses systèmes de locomotion. Les applications incluent des robots qui peuvent fonctionner dans des environnements où l'électronique ne peut pas fonctionner, comme les machines IRM ou les puits de mine. Les robots mous présentent un intérêt particulier car ils s'adaptent facilement à leur environnement et opèrent en toute sécurité à proximité des humains.

La plupart des robots mous sont alimentés par de l'air sous pression et sont contrôlés par des circuits électroniques. Mais cette approche nécessite des composants complexes tels que des circuits imprimés, des vannes et des pompes, souvent à l'extérieur du corps du robot. Ces composants, qui constituent le cerveau et le système nerveux du robot, sont généralement volumineux et coûteux. En revanche, le nouveau robot est contrôlé par un système léger et peu coûteux de circuits pneumatiques, composé de tubes et de vannes souples à bord du robot lui-même. Le robot peut marcher sur commande ou en réponse à des signaux qu'il détecte dans l'environnement.

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L'ingénieur UCSD Dylan Drotman raconte Tech Briefs où ce type de robot peut être utilisé et comment il peut potentiellement faire bien plus que simplement marcher.

La puissance de calcul du robot imite à peu près les réflexes des mammifères qui sont entraînés par une réponse neuronale de la colonne vertébrale plutôt que du cerveau. L'équipe s'est inspirée des circuits neuronaux trouvés chez les animaux, appelés générateurs de motifs centraux, constitués d'éléments très simples qui peuvent générer des motifs rythmiques pour contrôler des mouvements comme la marche et la course. Pour imiter les fonctions des générateurs, l'équipe a construit un système de vannes qui agissent comme des oscillateurs, contrôlant l'ordre dans lequel l'air sous pression pénètre dans les muscles pneumatiques des quatre membres du robot. Les chercheurs ont construit un composant qui coordonne la démarche du robot en retardant l'injection d'air dans les jambes du robot. La démarche du robot a été inspirée par les tortues sideneck.

Le robot est également équipé de capteurs mécaniques simples - de petites bulles molles remplies de fluide placées au bout de flèches dépassant du corps du robot. Lorsque les bulles sont déprimées, le fluide fait basculer une vanne dans le robot qui le fait inverser la direction. Le robot est équipé de trois vannes agissant comme des onduleurs qui provoquent la propagation d'un état de haute pression dans le circuit pneumatique, avec un retard à chaque onduleur.

Chacune des quatre jambes du robot a trois degrés de liberté alimentés par trois muscles. Les jambes sont inclinées vers le bas à 45 degrés et composées de trois chambres cylindriques pneumatiques parallèles et reliées avec des soufflets. Lorsqu'une chambre est sous pression, le membre se plie dans la direction opposée. En conséquence, les trois chambres de chaque membre fournissent une flexion multi-axes nécessaire à la marche. Les chercheurs ont apparié les chambres de chaque jambe en diagonale l'une de l'autre, simplifiant le problème de contrôle.

Une valve souple commute le sens de rotation des membres entre le sens antihoraire et le sens horaire. Cette vanne agit comme ce que l'on appelle un interrupteur bipolaire à verrouillage à double sens - un interrupteur avec deux entrées et quatre sorties, de sorte que chaque entrée a deux sorties correspondantes auxquelles elle est connectée. Ce mécanisme revient un peu à prendre deux nerfs et à échanger leurs connexions dans le cerveau.

Les chercheurs veulent améliorer la démarche du robot afin qu'il puisse marcher sur un terrain naturel et des surfaces inégales, lui permettant de naviguer sur une variété d'obstacles. Cela nécessiterait un réseau de capteurs plus sophistiqué et un système pneumatique plus complexe. L'équipe examinera également comment la technologie pourrait être utilisée pour créer des robots qui sont en partie contrôlés par des circuits pneumatiques pour certaines fonctions telles que la marche, tandis que les circuits électroniques traditionnels gèrent des fonctions supérieures.