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.
Cov neeg hlau yog cov tshuab programmable uas siv tas li hauv kev siv hauv kev lag luam, piv txwv li ib feem ntawm kev siv tshuab, tshwj xeeb tshaj yog kev tsim khoom vim tias lawv tau tsim los ua haujlwm zoo dua qub uas xav tau ntau lub zog thiab lub zog. Cov neeg hlau cuam tshuam nrog lub ntiaj teb lub cev ntawm cov sensors thiab actuators hauv lawv thiab lawv tau reprogrammable ua rau lawv muaj txiaj ntsig zoo dua thiab yoog tau dua li cov tshuab ib leeg ua haujlwm. Nws yog qhov tseeb los ntawm txoj kev uas cov neeg hlau no tau tsim los ua haujlwm tias lawv cov kev txav mus los yog nruj heev, qee zaum jerky, zoo li tshuab thiab lawv hnyav, imposing thiab lawv tsis muaj txiaj ntsig thaum ib txoj haujlwm tshwj xeeb xav tau ntau yam zog ntawm ntau lub sijhawm sib txawv. Cov neeg hlau kuj qee zaum txaus ntshai thiab tej zaum yuav xav tau cov chaw kaw ruaj ntseg vim lawv tsis rhiab rau lawv ib puag ncig. Lub teb ntawm robotics tab tom tshawb nrhiav ntau yam kev qhuab qhia los tsim, tsim, program thiab siv cov tshuab robotic zoo hauv ntau qhov chaw ntawm kev lag luam thiab kev kho mob thev naus laus zis nrog cov kev xav tau sib txawv.
Nyob rau hauv kev tshawb fawb tsis ntev los no uas coj los ntawm Christoph Keplinger, cov kws tshawb fawb tau teeb tsa cov neeg hlau nrog cov leeg tshiab uas zoo ib yam li peb cov leeg tib neeg thiab lawv muaj thiab ua kom muaj zog thiab rhiab heev zoo li peb ua. Lub tswv yim tseem ceeb yog los muab kev txav mus los " ntuj " ntau dua rau lub tshuab piv txwv li cov neeg hlau. 99.9 feem pua ntawm txhua tus neeg hlau niaj hnub no yog cov tshuab khov kho ua los ntawm hlau lossis hlau, thaum lub cev muaj sia nyob yog mos tab sis muaj peev xwm zoo kawg nkaus. Cov neeg hlau no nrog cov leeg 'mos' lossis 'tiag tiag' tuaj yeem tsim los ua cov haujlwm niaj hnub thiab cov haujlwm yooj yim (uas cov leeg tib neeg ua txhua hnub), piv txwv li tsuas yog khaws cov txiv hmab txiv ntoo mos lossis muab qe tso rau hauv lub pob tawb. Piv rau cov neeg hlau ib txwm muaj, cov neeg hlau uas muaj 'cov leeg dag ' yuav zoo li cov qauv 'mos dua' ntawm lawv tus kheej thiab muaj kev nyab xeeb dua thiab lawv tuaj yeem hloov kho kom ua tiav yuav luag txhua txoj haujlwm nyob ze ntawm tib neeg, qhia txog ntau yam kev siv tau cuam tshuam nrog thiab nyob ib puag ncig tib neeg lub neej. Cov neeg hlau mos tuaj yeem raug xa mus rau 'cov neeg hlau sib koom tes', vim tias lawv yuav raug tsim tshwj xeeb los ua ib txoj haujlwm tshwj xeeb hauv txoj kev zoo sib xws li tib neeg.
Cov kws tshawb fawb tau sim tsim cov neeg hlau uas muaj cov leeg nqaij mos. Ib tug neeg hlau zoo li no yuav xav tau ib lub tshuab thev naus laus zis uas muaj cov leeg nqaij mos los ua txuj ua li tib neeg cov leeg nqaij thiab ob lub tshuab thev naus laus zis no tau raug sim los ntawm cov kws tshawb fawb - pneumatic actuators thiab dielectric elastomer actuators. Lub 'actuator' yog txhais tias yog lub cuab yeej tiag tiag uas txav lub neeg hlau, lossis lub neeg hlau qhia txog kev txav tshwj xeeb. Hauv pneumatic actuators, ib lub hnab mos mos raug pumped nrog cov pa lossis cov kua dej los tsim ib qho kev txav tshwj xeeb. Qhov no yog kev tsim yooj yim tab sis tseem muaj zog txawm hais tias cov twj tso kua mis tsis yooj yim thiab lawv muaj cov chaw khaws cia loj. Lub tshuab thev naus laus zis thib ob - dielectric elastomer actuators siv lub tswv yim ntawm kev siv lub zog hluav taws xob hla lub yas insulating flexible kom deform nws thiab yog li tsim ib qho kev txav. Ob lub tshuab thev naus laus zis no ntawm lawv tus kheej tseem tsis tau ua tiav vim tias thaum lub zog hluav taws xob hla lub yas, cov khoom siv no ua tsis tiav thiab yog li tsis tiv taus kev puas tsuaj rau cov khoom siv.
Ntau tus neeg hlau zoo li tib neeg uas muaj cov leeg zoo sib xws
Hauv ob txoj kev tshawb fawb uas tau tshaj tawm hauv Science 1 thiab Sciences Robotics 2 , cov kws tshawb fawb tau coj cov yam zoo ntawm ob lub thev naus laus zis ntawm cov leeg nqaij mos uas muaj thiab tsim ib lub actuator zoo li cov leeg nqaij mos uas siv hluav taws xob los hloov cov kua hauv cov hnab me me. Cov hnab polymer no muaj cov kua rwb thaiv tsev, piv txwv li cov roj ib txwm (roj zaub lossis roj canola) los ntawm lub khw muag khoom loj, lossis lwm yam kua zoo sib xws tuaj yeem siv. Thaum lub zog hluav taws xob tau siv ntawm cov electrodes hydrogel uas muab tso rau ntawm ob sab ntawm lub hnab, ob sab tau rub rau ib leeg, roj spasm tshwm sim, nias cov kua hauv nws thiab ua rau nws ntws ncig hauv lub hnab. Qhov kev ntxhov siab no tsim kev sib cog lus ntawm cov leeg nqaij cuav thiab thaum hluav taws xob raug txiav tawm, roj so dua, ua raws li kev so cov leeg nqaij cuav . Lub actuator hloov pauv cov duab hauv txoj kev no, thiab cov khoom uas txuas nrog lub actuator qhia txog kev txav mus los. Yog li ntawd, 'cov leeg nqaij cuav' no cog lus thiab tso tawm (flex) tam sim ntawd hauv milliseconds tib yam thiab nrog tib qhov tseeb thiab lub zog ntawm cov leeg nqaij tiag tiag. Cov kev txav no tuaj yeem kov yeej qhov ceev ntawm tib neeg cov leeg nqaij vim tias tib neeg cov leeg sib txuas lus nrog lub hlwb ua rau qeeb, txawm tias tsis pom. Yog li ntawd, los ntawm qhov kev tsim no, lub kaw lus kua dej tau ua tiav uas muaj kev tswj hwm hluav taws xob ncaj qha uas qhia txog kev ua tau zoo thiab kev ua haujlwm siab.
Hauv thawj txoj kev tshawb fawb 1 hauv Science , cov actuators tau tsim los ua cov duab zoo li lub donut thiab lawv muaj peev xwm thiab dexterity los khaws thiab tuav lub raspberry los ntawm lub robotic gripper (thiab tsis tawg lub txiv!). Qhov kev puas tsuaj uas tau ua los ntawm lub zog hluav taws xob thaum dhau los ntawm cov kua insulating (qhov teeb meem loj nrog cov actuators uas tau tsim ua ntej) kuj tau saib xyuas hauv kev tsim tam sim no thiab txhua qhov kev puas tsuaj hluav taws xob tau kho tus kheej lossis kho tam sim ntawd los ntawm kev ntws tshiab ntawm cov kua mus rau hauv qhov 'puas tsuaj' los ntawm cov txheej txheem yooj yim ntawm kev faib tawm. Qhov no tau hais txog kev siv cov khoom siv kua, uas muaj zog dua, hloov chaw ntawm cov txheej insulating khov kho siv hauv ntau qhov kev tsim yav dhau los thiab uas tau puas tsuaj tam sim ntawd. Hauv cov txheej txheem no cov leeg nqaij dag tau dim ntau dua ib lab lub voj voog kev sib cog lus. Lub actuator tshwj xeeb no, ua cov duab donut tau yooj yim tuaj yeem khaws lub raspberry. Ib yam li ntawd, los ntawm kev kho cov duab ntawm cov hnab yas no, cov kws tshawb fawb tau tsim ntau yam actuators nrog kev txav tshwj xeeb, piv txwv li txawm tias khaws lub qe tawg nrog kev ua kom raug thiab lub zog xav tau. Cov leeg nqaij uas yoog tau no tau raug hu ua "Hydraulically-amplified Self-healing Electrostatic" actuators, lossis HASEL actuators. Hauv kev tshawb fawb thib ob 2 luam tawm hauv Science Robotics , pab neeg tib yam tau tsim ob qho kev tsim cov leeg nqaij mos uas cog lus linearly, zoo ib yam li tib neeg bicep, yog li muaj peev xwm tsa cov khoom hnyav dua lawv tus kheej.
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.
***
Qhov (s)
1. Acome et al. 2018. Cov cuab yeej ua haujlwm electrostatic uas kho tau tus kheej uas muaj zog hydraulically amplified nrog kev ua haujlwm zoo li cov leeg nqaij. Kev Tshawb Fawb. 359(6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Peano-HASEL actuators: Cov transducers electrohydraulic uas ua raws li cov leeg nqaij uas cog lus ncaj qha thaum ua haujlwm. Science Robotics . 3(14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
***
