Med utmerket fleksibilitet og tilpasningsevne er myke oppblåsbare roboter i ferd med å bli fremtidens lys i mange applikasjoner. Sømløs integrering av sanse- og kontrollsystemer i disse robotene har imidlertid vært en vanskelig utfordring, siden det må gjøres uten å gå på bekostning av robotens mykhet, formfaktor eller ytelse.
Et forskerteam ledet av prof. Jiyun Kim (avdeling for ny materialteknologi, UNIST) og prof. Jonbum Bae (avdeling for maskinteknikk, UNIST) har gjort et stort gjennombrudd på dette feltet ved å lykkes med å utvikle en innovativ løsning kjent som "soft valve". "-teknologi, som muliggjør full integrering av sensorer og kontrollventiler. Samtidig som robotens mykhet opprettholdes.
Tradisjonelt har kroppen til en myk robot måttet sameksistere med stive elektroniske komponenter for å muliggjøre sansefunksjoner. Denne utfordringen har gitt opphav til "soft valve"-teknologi, en integrert løsning som blander sensorer og kontrollventiler sammen uten å hindre robotens mykhet. Teknologien bruker myke analoge sensorer og reguleringsventiler, komponenter som ikke krever strøm for å fungere.
Disse rørformede komponentene har en dobbel funksjon: de er i stand til å oppdage ytre stimuli, mens de bruker lufttrykk for å nøyaktig kontrollere robotens bevegelser.
Dette gjennombruddet betyr at myke roboter ikke lenger trenger å stole på stive elektroniske komponenter for sensing og kontroll. Tradisjonelle myke roboter har fleksible kropper, men krever ofte harde elektroniske komponenter for stimulusdeteksjon og kjørekontroll. Imidlertid har fremkomsten av myk ventilteknologi gitt disse robotene større autonomi og tilpasningsevne.
Denne forskningen gir også et bredt spekter av søknadsmuligheter. Forskerteamet har laget en universaltang som er i stand til å gripe skjøre gjenstander, for eksempel potetgull, på en smart måte, og unngår muligheten for overdreven kraft som kan resultere i brudd når tradisjonelt stive roboter plukker opp gjenstander.
I tillegg har forskerteamet med suksess utviklet bærbare albueassisterte roboter designet for å redusere belastningen på muskler når de utfører repeterende oppgaver eller jobber som krever anstrengende armaktivitet. Disse albuestøttene tilpasser seg automatisk til bøyningsvinkelen på den enkeltes arm, reduserer stress med gjennomsnittlig 63 prosent og gjør bruken av roboten mer komfortabel.
Kjerneprinsippet for mykventilteknologi er å bruke luftstrømmen i den rørformede strukturen til å fungere. Når strekk påføres den ene enden av røret, komprimerer den innvendige gjengen den, og kontrollerer derved inn- og utstrømningen av gass. Denne unike bevegelsen, som ligner på et trekkspill, muliggjør presis og fleksibel robotbevegelse uten behov for strøm.
Forskerteamet fant også at ved å programmere strukturen eller antall tråder i røret, kunne de nøyaktig kontrollere endringer i luftstrømmen. Denne programmerbarheten gjør at roboten kan skreddersys til ulike situasjoner og krav, samtidig som den forblir fleksibel som respons på ytre krefter.
Professor Bae sa: "Disse nyutviklede komponentene kan enkelt programmeres med materialer som skal brukes uten behov for elektronikk. Dette gjennombruddet vil i stor grad fremme utviklingen av ulike bærbare systemer."
Denne banebrytende myke ventilteknologien markerer et stort skritt mot å muliggjøre autonom drift av helt myke, elektroniske frie roboter, en viktig milepæl for å øke sikkerheten og tilpasningsevnen på tvers av flere bransjer. Funnene, publisert i tidsskriftet Nature Communications, åpner for nye muligheter for fremtiden for myk robotikk. Denne teknologien forventes å spille en nøkkelrolle innen helsevesen, produksjon og mange andre felt, og bringe større bekvemmelighet og innovasjon til våre liv og arbeid.