软充气机器人已经成为一种有前途的范例，用于需要固有安全性和适应性的应用。然而，在这些机器人的传感和控制系统的集成提出了重大的挑战，而不损害他们的柔软性，形状因素，或能力。
为了解决这一问题，由金济允教授(UNIST新材料工程系)和裴钟范教授(UNIST机械工程系)共同领导的研究小组开发出了开创性的“软阀”技术——一种集成传感器和控制阀的一体化解决方案，同时保持了完全的柔软性。
传统上，柔性机器人主体与刚性电子元件共存以实现感知目的。该研究小组进行的研究引入了一种新的方法来克服这一限制，通过创建无电操作的传感器和控制阀的软模拟。由此产生的管状部分具有双重功能:检测外部刺激和仅使用气压精确控制驾驶运动。
通过消除对电力依赖组件的需求，这些全软阀可以在水下或环境中安全操作nments在哪儿火花可能会带来危险，但同时也会减轻机器人系统的重量负担。此外，每个组合价格低廉，约为800韩元。
金教授解释说:“以前的软机器人虽然有柔性的身体，但在刺激探测传感器和驱动控制装置等方面依赖于坚硬的电子部件。“我们的研究重点是使用软材料制造传感器和驱动控制部件。”
研究小组展示了利用这项突破性技术的各种应用。他们发明了一种万能钳，能够小心翼翼地夹起像薯片这样易碎的物品，防止传统的刚性机械手施加过大的力而导致断裂。
此外，他们成功地采用这些全软组件开发可穿戴肘部辅助机器人，旨在减轻重复性任务或涉及手臂运动的剧烈活动造成的肌肉负担。肘部支架会根据人的手臂弯曲角度自动调整，这是一个突破，佩戴该机器人时，肘部承受的力平均减少了63%。
软阀的工作原理是利用管状结构内的气流。当拉力施加到管子的一端时，螺旋盘绕的螺纹将其压缩控制空气的流入和流出。这种类似手风琴的运动可以在不依赖电力的情况下进行精确而灵活的运动。
此外，研究小组证实，通过在管道内编程不同的结构或螺纹数量，他们可以精确地控制气流变化。这种可编程性可以定制调整，以适应特定的情况和要求，即使在管端施加一致的外力的情况下，也可以提供驱动单元响应的灵活性。
裴教授兴奋地表示:“这些新开发的组件可以通过材料编程轻松地使用，而不需要电子设备。”“这一突破将极大地促进各种可穿戴系统的发展。”
这项突破性的软阀技术标志着向能够自主操作的全软、无电子设备机器人迈出了重要一步，这是提高众多行业安全性和适应性的重要里程碑。
研究结果发表在《自然通讯》杂志上
更多信息:Jun Kyu Choe等人，一种用于感知软机器人的软、自传感张力阀，Nature Communications(2023)。DOI: 10.1038/s41467-023-39691-z期刊信息:Nature Communications
由蔚山国家提供
国家科学技术研究所
引用:研究小组开发软阀技术，使传感和co
软体机器人的控制集成(2023年9月15日)检索自https://techxplore.com/news/2023-09-team-soft-valve-technology-enable.html本文档
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