Díky vynikající flexibilitě a přizpůsobivosti se měkké nafukovací roboty stávají světlem budoucnosti v mnoha aplikacích. Bezproblémová integrace snímacích a řídicích systémů do těchto robotů však byla složitá výzva, protože to musí být provedeno bez kompromisů v měkkosti, tvarovém faktoru nebo výkonu robota.
Výzkumný tým vedený prof. Jiyun Kimem (oddělení nového materiálového inženýrství, UNIST) a prof. Jonbum Bae (oddělení strojního inženýrství, UNIST) učinil obrovský průlom v této oblasti úspěšným vývojem inovativního řešení známého jako „soft valve "technologie, která umožňuje plnou integraci senzorů a regulačních ventilů. Při zachování měkkosti robota.
Tradičně muselo tělo měkkého robota koexistovat s pevnými elektronickými součástmi, aby bylo možné snímat funkce. Tato výzva dala vzniknout technologii „soft valve“, integrovanému řešení, které spojuje senzory a řídicí ventily dohromady, aniž by to omezovalo měkkost robota. Technologie využívá měkké analogové senzory a regulační ventily, součásti, které ke svému provozu nevyžadují elektřinu.
Tyto trubicové komponenty mají dvojí funkci: jsou schopny detekovat vnější podněty a přitom pomocí tlaku vzduchu přesně ovládat pohyby robota.
Tento průlom znamená, že měkké roboty se již nemusí spoléhat na pevné elektronické komponenty pro snímání a řízení. Tradiční měkké roboty mají flexibilní těla, ale často vyžadují tvrdé elektronické součástky pro detekci podnětů a řízení pohonu. Nástup technologie měkkých ventilů však dal těmto robotům větší autonomii a přizpůsobivost.
Tento výzkum také přináší širokou škálu aplikačních vyhlídek. Výzkumný tým vytvořil univerzální kleště, které jsou schopny chytře uchopit křehké předměty, jako jsou bramborové lupínky, a vyhnout se tak možnosti použití nadměrné síly, která může mít za následek zlomení, když tradičně tuhé roboty zvednou předměty.
Kromě toho výzkumný tým úspěšně vyvinul nositelné roboty s podporou loktů, které mají snížit zátěž svalů při provádění opakujících se úkolů nebo prací, které vyžadují namáhavou činnost paží. Tyto loketní opěry se automaticky přizpůsobují úhlu ohybu paže jednotlivce, čímž snižují stres v průměru o 63 procent a činí nošení robota pohodlnějším.
Základním principem technologie měkkých ventilů je využití proudění vzduchu v trubkové konstrukci k provozu. Když je na jeden konec trubky aplikováno napětí, vnitřní závit jej stlačuje, čímž řídí přítok a odtok plynu. Tento unikátní pohyb, podobný harmonice, umožňuje přesný a flexibilní pohyb robota bez potřeby elektřiny.
Výzkumný tým také zjistil, že naprogramováním struktury nebo počtu závitů v trubici mohou přesně řídit změny v proudění vzduchu. Tato programovatelnost umožňuje, aby byl robot přizpůsoben různým situacím a požadavkům a zároveň zůstal flexibilní v reakci na vnější síly.
Profesor Bae řekl: "Tyto nově vyvinuté komponenty lze snadno naprogramovat pomocí materiálů, které lze použít bez potřeby elektroniky. Tento průlom výrazně podpoří pokrok v různých nositelných systémech."
Tato průlomová technologie měkkých ventilů představuje významný krok směrem k umožnění autonomního provozu plně měkkých robotů bez elektroniky, což je důležitý milník ve zvyšování bezpečnosti a přizpůsobivosti v různých průmyslových odvětvích. Zjištění publikovaná v časopise Nature Communications otevírají nové možnosti pro budoucnost měkké robotiky. Očekává se, že tato technologie bude hrát klíčovou roli ve zdravotnictví, výrobě a mnoha dalších oborech a přinese do našich životů a práce větší pohodlí a inovace.