Μηχανικοί στο University of California San Diego δημιούργησαν ένα τετράποδο μαλακό ρομπότ που δεν χρειάζεται ηλεκτρονικά για να λειτουργεί: Αντ'αυτού, χρειάζεται μόνο μια συνεχή πηγή πεπιεσμένου αέρα για όλες τις λειτουργίες του, μεταξύ των οποίων τα συστήματα κίνησης και ελέγχου του.
Της ομάδας ηγήθηκε ο Μάικλ Τ. Τόλεϊ, καθηγητής στο Jacobs School of Engineering του UC San Diego, και τα αποτελέσματα της σχετικής έρευνας παρουσιάζονται στο Science Robotics.
«Αυτή η δουλειά αντιπροσωπεύει ένα θεμελιώδες μα σημαντικό βήμα προς τα πλήρως αυτόνομα, άνευ ηλεκτρονικών ρομπότ που περπατούν» είπε ο Ντίλαν Ντρότμαν, διδακτορικός στην ερευνητική ομάδα του Τόλεϊ και πρώτος συντάκτης του εν λόγω επιστημονικού άρθρου.
Μεταξύ των εφαρμογών περιλαμβάνονται χαμηλού κόστους ρομπότ για ψυχαγωγία, όπως παιχνίδια, και ρομπότ που μπορούν να λειτουργούν σε περιβάλλοντα όπου τα ηλεκτρονικά αδυνατούν να λειτουργούν- πχ μηχανές MRI ή ορυχεία. Τα μαλακά ρομπότ παρουσιάζουν έντονο ενδιαφέρον επειδή προσαρμόζονται εύκολα στο περιβάλλον τους και λειτουργούν με ασφάλεια κοντά στους ανθρώπους.
Τα πιο πολλά ρομπότ λειτουργούν με πεπιεσμένο αέρα και ελέγχονται από ηλεκτρονικά κυκλώματα. Ωστόσο η συγκεκριμένη προσέγγιση απαιτεί πολύπλοκα εξαρτήματα όπως πίνακες κυκλωμάτων, βαλβίδες και αντλίες- συχνά εκτός του σώματος του ρομπότ. Τα εξαρτήματα αυτά, που αποτελούν τον «εγκέφαλο» και το νευρικό σύστημα του ρομπότ, είναι κατά κανόνα ογκώδη και ακριβά. Αντιθέτως, το ρομπότ του UC San Diego ελέγχεται από ένα ελαφρύ, χαμηλού κόστους σύστημα πνευματικών κυκλωμάτων αέρος, αποτελούμενο από σωλήνες και μαλακές βαλβίδες, στο ίδιο το ρομπότ. Το ρομπότ μπορεί να περπατά κατόπιν εντολών ή αντιδρώντας σε σήματα που αντιλαμβάνεται από το περιβάλλον.
«Με την προσέγγισή μας, θα μπορούσες να φτιάξεις έναν πολύ πολύπλοκο ρομποτικό εγκέφαλο» είπε ο Τόλεϊ, senior author της έρευνας. «Εδώ εστιάσαμε στο να φτιάξεις το απλούστερο αεροκίνητο νευρικό σύστημα που χρειάζεται για τον έλεγχο το βαδίσματος».
Η υπολογιστική ισχύς του ρομπότ μιμείται σε γενικές γραμμές τα αντανακλαστικά θηλαστικών που λειτουργούν χάρη σε νευρικές αντιδράσεις από τη σπονδυλική στήλη αντί για τον εγκέφαλο. Οι ερευνητές εμπνεύστηκαν από νευρωνικά κυκλώματα που εντοπίζονται σε ζώα (central pattern generators) και αποτελούνται από πολύ απλά στοιχεία που μπορούν να παράγουν ρυθμικά μοτίβα για τον έλεγχο κινήσεων όπως το περπάτημα και το τρέξιμο.
Για να μιμηθούν τη λειτουργία τους, μηχανικοί δημιούργησαν ένα σύστημα βαλβίδων που λειτουργούν ως ταλαντωτές, ελέγχοντας τη σειρά με την οποία ο πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται σε αεροκίνητους μύες στα τέσσερα άκρα του ρομπότ. Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα πρωτοποριακό στοιχείο που συντονίζει το βάδισμα του ρομπότ, καθυστερώντας την εισαγωγή αέρα στα πόδια του. Το βάδισμα του ρομπότ είχε ως έμπνευση ένα είδος χελώνας.
Επίσης, το ρομπότ είναι εξοπλισμένο με ειδικούς μηχανικούς αισθητήρες- μικρές μαλακές φυσαλίδες γεμάτες με υγρό στα άκρα κεραιών που προεξέχουν από το σώμα του ρομπότ. Όταν οι φυσαλίδες πιέζονται, το υγρό ανοίγει μια βαλβίδα στο ρομπότ που το κάνει να κινηθεί προς την αντίθετη πορεία.
