Nyob rau hauv ib qho kev nce qib loj hauv cov neeg hlau, cov neeg hlau nrog 'mos' cov leeg zoo li tib neeg tau ua tiav tsim thawj zaug. Xws li cov neeg hlau mos tuaj yeem ua tau zoo los tsim cov neeg ua haujlwm zoo rau tib neeg yav tom ntej.
Robots yog cov tshuab programmable uas niaj hnub siv rau hauv cov ntawv thov kev lag luam, piv txwv li ib feem ntawm automation, tshwj xeeb tshaj yog kev tsim khoom vim tias lawv tau tsim kom ua tau zoo ntawm cov haujlwm rov ua dua uas yuav tsum muaj ntau lub zog thiab lub zog. robots cuam tshuam nrog lub ntiaj teb lub cev ntawm cov sensors thiab actuators nyob rau hauv lawv thiab lawv yog reprogrammable ua rau lawv ntau pab tau thiab saj zawg zog dua li niaj hnub ib leeg-function machines. Nws yog qhov pom tseeb los ntawm txoj kev cov neeg hlau no tau tsim los ua txoj haujlwm uas lawv cov lus tsa suab yog nruj heev, qee zaum jerky, zoo li lub tshuab thiab lawv hnyav, imposing thiab lawv tsis muaj txiaj ntsig thaum ib txoj haujlwm tshwj xeeb yuav tsum muaj zog sib txawv ntawm lub sijhawm sib txawv. cov ntsiab lus. Robots kuj qee zaum txaus ntshai thiab tej zaum yuav xav tau cov ntaub ntawv ruaj ntseg vim lawv tsis nkag siab rau lawv qhov chaw nyob ib puag ncig. Kev ua haujlwm ntawm cov neeg hlau yog tshawb nrhiav ntau yam kev qhuab qhia los tsim, tsim, kev pab cuam thiab siv cov tshuab neeg hlau zoo hauv ntau qhov chaw ntawm kev lag luam thiab kev kho mob thev naus laus zis nrog cov kev xav tau sib txawv.
Hauv cov kev tshawb fawb ntxaib tsis ntev los no coj los ntawm Christoph Keplinger, cov kws tshawb fawb tau haum cov neeg hlau nrog rau chav kawm tshiab ntawm cov leeg nqaij uas zoo ib yam li peb cov tib neeg cov leeg thiab lawv muaj thiab lub zog thiab rhiab heev ib yam li peb ua. Lub tswv yim tseem ceeb yog muab ntau dua "tej yam ntuj tso” txav mus rau lub tshuab xws li robots. 99.9 feem pua ntawm tag nrho cov neeg hlau niaj hnub no yog cov tshuab nruj ua los ntawm cov hlau lossis hlau, thaum lub cev lom neeg yog mos tab sis muaj peev xwm zoo kawg. Cov neeg hlau no nrog cov leeg 'mos' lossis 'ntau dua' cov leeg tuaj yeem tsim nyog tsim los ua haujlwm niaj hnub thiab ua haujlwm zoo (uas tib neeg cov leeg ua haujlwm txhua hnub), piv txwv li tsuas yog khaws cov txiv hmab txiv ntoo mos lossis tso qe rau hauv lub pob tawb. Piv rau cov tsoos robots, cov neeg hlau haum nrog 'cov leeg nqaij' yuav zoo li 'softer' versions ntawm lawv tus kheej thiab muaj kev nyab xeeb thiab lawv tuaj yeem raug kho kom ua tau yuav luag txhua txoj haujlwm nyob ze ntawm tib neeg, tawm tswv yim ntau yam kev siv tau cuam tshuam nrog thiab nyob ib puag ncig tib neeg lub neej. Cov neeg hlau mos tuaj yeem raug hu ua 'kev sib koom tes' cov neeg hlau, vim tias lawv yuav tsim tshwj xeeb los ua haujlwm tshwj xeeb hauv txoj kev zoo ib yam li tib neeg.
Cov kws tshawb fawb tau sim tsim cov leeg nqaij mos. Xws li ib tug neeg hlau yuav xav tau ib tug mos mos nqaij thev naus laus zis los ua tus neeg cov leeg nqaij thiab ob lub thev naus laus zis tau sim los ntawm cov kws tshawb fawb - pneumatic actuators thiab dielectric elastomer actuators. Lub 'actuator' txhais tau tias yog lub cuab yeej tiag tiag uas txav tus neeg hlau, lossis tus neeg hlau qhia txog kev txav. Hauv pneumatic actuators, lub hnab mos yog nqus nrog cov pa roj lossis cov kua dej los tsim ib qho kev txav. Qhov no yog qhov tsim qauv yooj yim tab sis tseem muaj zog txawm tias cov twj tso kua mis tsis ua haujlwm thiab lawv muaj cov dej loj loj. Qhov thib ob thev naus laus zis - dielectric elastomer actuators siv lub tswv yim ntawm kev siv lub tshuab hluav taws xob hla cov yas uas hloov tau yooj yim kom deform nws thiab yog li tsim kom muaj kev txav mus los. Ob lub thev naus laus zis ntawm lawv tus kheej tseem tsis tau muaj kev vam meej vim tias thaum lub bolt ntawm hluav taws xob hla cov yas, cov khoom siv no ua tsis tau zoo thiab yog li tsis tiv taus kev puas tsuaj.
Ntau "tib neeg zoo li" robots nrog cov leeg zoo sib xws
Hauv kev tshawb fawb ntxaib tau tshaj tawm hauv Science1 thiab Sciences Robotics2, cov kws tshawb fawb tau coj qhov zoo ntawm ob txoj kev siv cov nqaij mos thiab tsim cov nqaij mos zoo li tus actuator uas siv hluav taws xob hloov pauv cov dej hauv cov hnab me me. Cov hnab ntim khoom siv tau yooj yim no muaj cov kua insulating, piv txwv li cov roj li niaj zaus (cov roj zaub lossis roj canola) los ntawm lub khw muag khoom, lossis cov kua zoo sib xws tuaj yeem siv tau. Thaum qhov hluav taws xob tau thov ntawm hydrogel electrodes muab tso rau nruab nrab ntawm ob sab ntawm lub hnab, ob sab tau kos rau ib leeg, cov roj spasm tshwm sim, nyem cov kua hauv nws thiab ua rau nws ntws ncig hauv lub hnab. Qhov nro no tsim ib qho kev sib txuas ntawm cov leeg nqaij thiab thaum hluav taws xob raug txiav tawm, cov roj rov qab ua dua, ua raws li kev siv hluav taws xob. dag cov leeg nqaij so. Tus actuator hloov cov duab zoo li no, thiab cov khoom uas txuas nrog lub actuator qhia kev txav. Yog li ntawd, qhov no 'cov leeg nqaij' cog lus thiab tso tawm (flex) tam sim hauv milliseconds tib yam thiab nrog tib qhov tseeb thiab kev quab yuam ntawm tib neeg cov leeg pob txha. Cov kev txav no tuaj yeem yeej qhov nrawm ntawm tib neeg cov leeg nqaij vim tias tib neeg cov leeg ua ke sib txuas lus nrog lub hlwb ua rau qeeb, txawm tias tsis paub meej. Yog li ntawd, los ntawm qhov kev tsim no, cov kua dej tau ua tiav uas muaj kev tswj hluav taws xob ncaj qha nthuav tawm ntau yam thiab kev ua haujlwm siab.
Hauv thawj qhov kev kawm1 in Science, actuators tau tsim nyob rau hauv cov duab ntawm ib tug donut thiab lawv muaj peev xwm thiab dexterity mus khaws thiab tuav ib tug raspberry los ntawm ib tug neeg hlau gripper (thiab tsis tawg cov txiv hmab txiv ntoo!). Qhov kev puas tsuaj uas tau ua los ntawm lub bolts ntawm hluav taws xob thaum dhau los ntawm cov kua insulating (qhov teeb meem loj nrog cov actuators tsim yav dhau los) kuj tau saib xyuas hauv kev tsim tam sim no thiab cov hluav taws xob puas tsuaj tau kho tus kheej los yog kho tam sim los ntawm qhov tshiab. ntws ntawm cov kua rau hauv 'kev puas tsuaj' ib feem los ntawm ib tug yooj yim txheej txheem ntawm redistribution. Qhov no tau raug ntaus nqi los ntawm kev siv cov khoom siv ua kua, uas yog qhov muaj zog dua, nyob rau hauv qhov chaw ntawm cov khoom insulating txheej siv nyob rau hauv ntau cov qauv yav dhau los thiab uas tau raug puas tsuaj tam sim ntawd. Nyob rau hauv cov txheej txheem no cov nqaij ntshiv muaj sia nyob ntau tshaj li ib lab contraction cycles. Qhov no tshwj xeeb actuator, ua donut zoo li tus tau yooj yim tuaj yeem xaiv tau raspberry. Ib yam li ntawd, los ntawm kev kho cov duab ntawm cov hnab elastic no, cov kws tshawb fawb tau tsim ntau yam ntawm cov actuators nrog cov kev txav tshwj xeeb, piv txwv li txawm khaws lub qe uas tsis muaj zog nrog qhov tseeb thiab qhov yuav tsum tau muaj zog. Cov nqaij ntshiv no tau raug hu ua "Hydraulically-amplified Self-kho Electrostatic" actuators, los yog HASEL actuators.2 luam tawm nyob rau hauv Science Robotics, tib pab neeg ntxiv tsim ob lwm cov nqaij mos tsim uas cog lus linearly, zoo ib yam li tib neeg bicep, yog li muaj peev xwm rov nqa cov khoom hnyav dua li lawv qhov hnyav.
Lub tswv yim dav dav yog tias txij li cov neeg hlau yog cov tshuab yog li lawv yeej yuav tsum muaj kev sib tw rau tib neeg, tab sis, thaum nws los txog rau lub peev xwm txaus ntshai uas tau them rau peb los ntawm peb cov leeg, ib tus tuaj yeem hais tau yooj yim tias robots daj ntseg hauv kev sib piv. Tib neeg cov leeg muaj zog heev thiab peb lub hlwb muaj kev tswj hwm peb cov leeg. Qhov no yog vim li cas tib neeg cov leeg muaj peev xwm ua tau cov hauj lwm zoo sib xws nrog precision xws li kev sau ntawv. Peb cov leeg pheej rov cog lus thiab so kom txaus thaum ua haujlwm hnyav thiab nws tau hais tias peb tsuas yog siv li ntawm 65 feem pua ntawm peb cov leeg thiab qhov txwv no feem ntau yog tsim los ntawm peb txoj kev xav. Yog tias peb tuaj yeem xav txog tus neeg hlau uas muaj cov nqaij mos zoo li tib neeg, lub zog thiab lub peev xwm yuav loj heev. Cov kev tshawb fawb no tau pom tias yog thawj kauj ruam los txhim kho tus actuator uas tuaj yeem ua tiav ib hnub ua tiav cov peev txheej loj ntawm cov leeg nqaij.
Tus nqi zoo 'mos' Robotics
Cov kws sau ntawv hais tias cov ntaub ntawv zoo li cov qos yaj ywm chips polymer pouches, roj thiab txawm tias electrodes yog pheej yig thiab yooj yim siv tau tus nqi tsuas yog 0.9 USD (lossis 10 xees). Qhov no yog kev txhawb nqa rau cov chaw tsim khoom lag luam tam sim no thiab rau cov kws tshawb fawb kom ntxiv lawv cov kev txawj ntse. Cov ntaub ntawv raug nqi qis yog qhov ntsuas tau thiab ua tau raws li kev lag luam tam sim no thiab cov khoom siv no tuaj yeem siv rau ntau daim ntawv thov xws li cov khoom siv dag zog, lossis ua ib tus neeg koom nrog. Qhov no yog ib qho kev nthuav tshwj xeeb, txij li lo lus robotics ib txwm sib npaug nrog cov nqi siab. Ib qho teeb meem cuam tshuam nrog xws li cov leeg dag yog qhov siab ntawm cov hluav taws xob xav tau rau nws txoj haujlwm thiab tseem muaj feem cuam tshuam yog tias tus neeg hlau khaws cia ntau dhau ntawm nws lub zog. Cov neeg hlau mos yog qhov muag heev dua li lawv cov neeg ua haujlwm ib txwm ua haujlwm ua rau lawv cov qauv tsim nyuaj dua, piv txwv li muaj peev xwm ua rau lub zog, poob lub zog thiab nchuav cov roj. Cov neeg hlau mos no xav tau qee yam ntawm kev kho tus kheej, zoo li ntau cov neeg hlau muag tau ua.
Cov neeg ua haujlwm zoo thiab muaj zog tuaj yeem muaj txiaj ntsig zoo hauv tib neeg lub neej vim tias lawv tuaj yeem ua tiav tib neeg thiab ua haujlwm nrog lawv zoo li "kev sib koom tes" neeg hlau ntau dua li cov neeg hlau uas hloov tib neeg. Tsis tas li ntawd, cov caj npab prosthetic tsoos yuav ua tau ntau muag, qab ntxiag thiab rhiab heev. Cov kev tshawb fawb no tau cog lus thiab yog tias qhov kev thov siab ntawm lub zog tuaj yeem daws tau, nws muaj peev xwm los hloov kho lub neej yav tom ntej ntawm cov neeg hlau nyob rau hauv cov nqe lus ntawm lawv tsim thiab lawv txav mus li cas.
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{Koj tuaj yeem nyeem cov ntawv tshawb fawb thawj zaug los ntawm nyem rau ntawm DOI qhov txuas tau muab hauv qab no hauv cov npe ntawm cov khoom raug suav nrog}
Qhov (s)
1. Acom et al. 2018. Hydraulically amplified tus kheej kho tus kheej electrostatic actuators nrog cov leeg zoo li kev ua haujlwm. Kev tshawb fawb. 359 (6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Peano-HASEL actuators: Muscle-mimetic, electrohydraulic transducers uas linearly cog lus rau kev ua kom. Science Robotics. 3 (14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
