Chip RAM khí 8 bit giúp robot chơi piano

Các kỹ sư thuộc Viện Đại học California tại Riverside (UC Riverside) kết hợp thành công những ưu điểm của hai lĩnh vực kỹ thuật, thiết kế một bộ nhớ máy tính chạy bằng không khí, có thể sử dụng để điều khiển các robot mềm.

Năng lượng cung cấp cho các robot mềm là khí nén điều áp, điều khiển bằng bản mạch điện tử. Robot mềm khí nén sử dụng khí có áp suất di chuyển các chi và kẹp gắp bằng cao su mềm, có ưu thế vượt trội so với các robot vật liệu cứng truyền thống khi thực hiện các nhiệm vụ tinh vi.

Nhược điểm của việc sử dụng van điện tử và máy tính điều khiển robot mềm khí nén là các bộ phận điện tử đắt tiền, yêu cầu công suất và kích thước lớn hơn đáng kể đối với các bộ phận chuyển động của robot. 

Nhóm kỹ sư phát triển một chip RAM khí nén 8 bit, sử dụng điều khiển các chuyển động của robot mềm. Chip sử dụng các van vi lỏng điều khiển luồng không khí thay cho các bóng bán dẫn điện tử.

Chip RAM khí 8 bit, sử dụng các van vi lỏng để điều khiển luồng không khí thay vì các bóng bán dẫn điện tử, cho phép điều khiển chuyển động của robots mềm.

Các nhà nghiên cứu sử dụng một khái niệm điều khiển là “logic khí” để bật hoặc tắt các chức năng, tương tự như rơle hoặc công tắc cho khí nén chạy qua các mạch hoặc các kênh.

Để thiết kế một robot có thể chơi nhạc trên piano điện, robot mềm khí nén phải "ghi nhớ" các nốt và duy trì vị trí của những bộ phận chuyển động. Các nhà khoa học cần phải thay thế bộ nhớ điện tử bằng một “bộ nhớ” logic khí cho một robot mềm.

Nhóm khoa học, do nghiên cứu sinh tiến sĩ kỹ thuật sinh học Shane Hoang dẫn đầu cùng cố vấn là giáo sư kỹ thuật sinh học William Grover, giáo sư khoa học máy tính Philip Brisk và giáo sư kỹ thuật cơ khí Konstantinos Karydis thực hiện sửa đổi các van vi lỏng để tăng tốc độ dòng khí, chế tạo một chip RAM khí nén 8 bit, thay thế bóng bán dẫn điện tử. Những van vi lỏng ban đầu được thiết kế để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng trên các chip vi lỏng, nhưng có thể kiểm soát dòng chảy của không khí, điều khiển các robot mềm lớn và tốc độ di chuyển cao cùng với một đôi tay cao su in 3D.

Chip RAM khí nén sử dụng khí áp suất khí quyển biểu thị giá trị “0” hoặc FALSE và chân không để biểu thị giá trị “1” hoặc TRUE, các ngón tay của robot mềm duỗi ra khi kết nối với áp suất khí quyển và co lại khi kết nối với chân không.

Các van được làm kín để ngăn chặn sự chênh lệch áp suất khi ngắt kết nối khỏi đường cấp khí, gây ra sự chênh lệch áp suất khi ngắt mạch, hoạt động như bộ nhớ khí và duy trì trạng thái của cơ cấu chấp hành robot mềm.

Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng, mảng dày đặc các van khí có thể thực hiện các hoạt động phức tạp, loại bỏ những phần cứng điện tử đắt tiền, cồng kềnh và tiêu thụ điện năng lớn, thường được sử dụng để điều khiển những hệ thống khí nén.

Bằng phương pháp này, robot mềm có thể chơi các nốt và hợp âm nhờ phương pháp thay đổi sự kết hợp giữa áp suất khí quyển và chân không trong các kênh trên chip RAM. 

Theo lý thuyết, hệ thống này có thể được sử dụng để vận hành những robot mềm khác mà không cần bất kỳ phần cứng điện tử nào, chỉ cần một máy bơm chạy pin để tạo chân không. Không có áp suất dương ở bất kỳ vị trí nào trong hệ thống, chỉ áp suất không khí bình thường, loại trừ nguy cơ tình trạng quá áp, gây hỏng hóc robot mềm hoặc hệ thống điều khiển.

Phát minh này cho phép phát triển các robot mềm, thực hiện các nhiệm vụ tinh vi hoặc thực hiện nhiệm vụ chăm sóc con người như trẻ sơ sinh, các bộ phận bị thương trên cơ thể con người.