Vďaka vynikajúcej flexibilite a prispôsobivosti sa mäkké nafukovacie roboty stávajú svetlom budúcnosti v mnohých aplikáciách. Bezproblémová integrácia snímacích a riadiacich systémov do týchto robotov však bola zložitá výzva, pretože sa to musí uskutočniť bez toho, aby sa ohrozila mäkkosť, tvarový faktor alebo výkon robota.
Výskumný tím pod vedením prof. Jiyuna Kima (oddelenie nového materiálového inžinierstva, UNIST) a profesora Jonbuma Baea (oddelenie strojárstva, UNIST) urobil obrovský prelom v tejto oblasti úspešným vývojom inovatívneho riešenia známeho ako „mäkký ventil “, ktorá umožňuje plnú integráciu snímačov a regulačných ventilov. Pri zachovaní mäkkosti robota.
Tradične muselo telo mäkkého robota koexistovať s pevnými elektronickými komponentmi, aby sa umožnili funkcie snímania. Táto výzva viedla k vytvoreniu technológie „mäkkého ventilu“, integrovaného riešenia, ktoré spája senzory a ovládacie ventily bez toho, aby to obmedzovalo mäkkosť robota. Technológia využíva mäkké analógové senzory a regulačné ventily, komponenty, ktoré na prevádzku nevyžadujú elektrickú energiu.
Tieto rúrkové komponenty majú dvojakú funkciu: sú schopné detekovať vonkajšie podnety, pričom využívajú tlak vzduchu na presné riadenie pohybov robota.
Tento prelom znamená, že mäkké roboty sa už nemusia spoliehať na pevné elektronické komponenty na snímanie a riadenie. Tradičné mäkké roboty majú flexibilné telá, ale často vyžadujú tvrdé elektronické komponenty na detekciu stimulov a riadenie pohonu. Nástup technológie mäkkých ventilov však dal týmto robotom väčšiu autonómiu a prispôsobivosť.
Tento výskum prináša aj široké možnosti uplatnenia. Výskumný tím vytvoril univerzálne kliešte, ktoré sú schopné šikovne uchopiť krehké predmety, ako sú zemiakové lupienky, čím sa vyhnú možnosti použitia nadmernej sily, ktorá môže spôsobiť zlomenie, keď tradične tuhé roboty zbierajú predmety.
Okrem toho výskumný tím úspešne vyvinul nositeľné roboty s asistenciou lakťov, ktoré sú určené na zníženie záťaže svalov pri vykonávaní opakujúcich sa úloh alebo prác, ktoré si vyžadujú namáhavú činnosť paží. Tieto lakťové opierky sa automaticky prispôsobujú uhlu ohybu ramena jednotlivca, čím sa znižuje napätie v priemere o 63 percent a nosenie robota je pohodlnejšie.
Základným princípom technológie mäkkých ventilov je použitie prúdenia vzduchu v rúrkovej konštrukcii. Keď sa na jeden koniec rúrky aplikuje napätie, vnútorný závit ju stlačí, čím sa reguluje prítok a odtok plynu. Tento jedinečný pohyb, podobný harmonike, umožňuje presný a flexibilný pohyb robota bez potreby elektrickej energie.
Výskumný tím tiež zistil, že naprogramovaním štruktúry alebo počtu závitov v trubici môžu presne kontrolovať zmeny v prúdení vzduchu. Táto programovateľnosť umožňuje, aby bol robot prispôsobený rôznym situáciám a požiadavkám, pričom zostáva flexibilný v reakcii na vonkajšie sily.
Profesor Bae povedal: "Tieto novo vyvinuté komponenty možno ľahko naprogramovať pomocou materiálov, ktoré sa majú použiť bez potreby elektroniky. Tento prelom výrazne podporí pokrok v rôznych nositeľných systémoch."
Táto prelomová technológia mäkkých ventilov predstavuje významný krok smerom k umožneniu autonómnej prevádzky plne mäkkých robotov bez elektroniky, čo je dôležitý míľnik pri zvyšovaní bezpečnosti a prispôsobivosti vo viacerých odvetviach. Zistenia publikované v časopise Nature Communications otvárajú nové možnosti pre budúcnosť mäkkej robotiky. Očakáva sa, že táto technológia bude hrať kľúčovú úlohu v zdravotníctve, výrobe a mnohých ďalších oblastiach a prinesie väčšie pohodlie a inovácie do našich životov a práce.