Vísindamenn frá Harvard byggja loftnáma kolkrabba

Vísindamennirnir lýstu verkum sínum í tímaritinu Nature og segja að mjúk vélmenni gætu gjörbreytt því hvernig menn hafa samskipti við vélar. Fyrri viðleitni til að byggja algjörlega samhæf vélmenni hafa staðið frammi fyrir vegatálmum. Önnur mjúkbyggð vélmenni hýsti stífa aflgjafa eða hafa verið bundin við ytri raf- eða loftkerfi.

„Ein löng framtíðarsýn á sviði mjúkra vélfærafræði hefur verið að búa til vélmenni sem eru algjörlega mjúk en baráttan hefur alltaf verið í því að skipta um stífa íhluti eins og rafhlöður og rafræn stjórntæki fyrir hliðstætt mjúk kerfi og síðan setja þetta allt saman,“ sagði Robert Wood, prófessor við Harvard John A. Paulson verkfræði- og tækniskóla. „Þessar rannsóknir sýna fram á að við getum auðveldlega framleitt lykilhluta einfaldrar, algjörlega mjúkrar vélmenni, sem leggur grunn að flóknari hönnun.“

Tækið, sem mælir um það bil 7 cm þvers og er í laginu eins og smá kolkrabba, er úr kísillgelum af ýmsum hörku. Octobot Harvard er „pneumatic“ byggður, knúinn af gasi undir þrýstingi, en ekki þrýstilofti. Í staðinn hvarfast lítið magn af 50% vetnisperoxíðlausn í eldsneytisfrumu með platínuhvata og umbreytir vökvanum í mikið magn af gasi, sem rennur í handleggi octobottsins og blæs upp hólf inni í átta aðskildum útlimum. Í kjölfarið dregur loftið úr loftinu vopnin aftur í upphaflega stöðu.

Octobot treystir sér ekki á rafræn stjórntæki. Þess í stað notuðu vísindamennirnir örflæðandi rökfræði sem mjúkan stjórnandi og fjölefni, innbyggð þrívíddarprentunaraðferð til að búa til loftnetkerfi innan mótaðs, teygjanlegs vélmenni. Með blönduðum samsetningaraðferðum er liðinu kleift að nota mjúka litmyndagerð, mótun og þrívíddarprentun til að búa til hratt úrval af efnum og hagnýtum þáttum sem þarf til sjálfstæðrar, óbundins rekstrar á mjúku vélmenni.

Kerfið með eftirlitslokum og skiptislokum í mjúkum stjórnbúnaði stjórnar vökvaflæði inn í og í gegnum kerfið. Rennslisásir sem eru aðeins nokkur hundruð míkron að breidd eru mynstraðar í mjúku stjórnbúnaðinn. Sem rafmagns hliðstæða, eru lokar, eldsneytisgeymar, sveiflukassi, hvarfhólf, stýrivélar og loftræstir svipaðir til díóða, aðfangaþétti, rafmagns oscillator, magnarar, þéttar og rífa niður viðnám, í sömu röð.

Til að hefja notkun er 0,5 ml af eldsneyti gefið með sprautudælu í hvert tveggja eldsneytisgeymi. Eldsneytisgeymarnir stækka teygjanlegt að um það bil 50 kPa þrýstingi og neyðir eldsneyti inn í sveifarann. Sveiflarinn er með klemmu- og eftirlitskerfi sem skiptir til skiptis eldsneyti inn í platínhlaðna hvarfaklefana, þar sem hann brotnar hratt niður. Eftirlitsventlar fyrir aftan veg koma í veg fyrir að þrýstingsloftið sem myndast fer aftur í mjúka stjórnbúnaðinn og það rennur til stýrimanna. Gasþrýstingur sveigir stýrimennina og útblástur í andrúmsloftið í gegnum loftræstikerfi. Við loftræstingu stöðvast eldsneytisrennsli í annað hvarfhólfið og rennur til hinna hefst og byrjar að svipaðri röð í hinu hvati hólfa og stýriverfi.

Einfaldleiki samsetningarferilsins bætir brautina fyrir flóknari hönnun, sagði Ryan Truby, framhaldsnemandi og meðhöfundur blaðsins. Næst vonast Harvard-teymið til að hanna loftbólur í kolkrabba sem getur skriðið, synt og haft samskipti við umhverfi sitt. Einhvern tíma gætu mýkir vélmenni verið notaðir við skurðaðgerðir eða til að kreista verkfæri eða myndavélar á staði sem erfitt er að nálgast.