با انعطاف پذیری و سازگاری عالی، ربات های بادی نرم در بسیاری از کاربردها به نور آینده تبدیل می شوند. با این حال، ادغام یکپارچه سیستم‌های حسگر و کنترل در این روبات‌ها یک چالش دشوار بوده است، زیرا باید بدون لطمه‌ای به نرمی، فرم یا عملکرد ربات انجام شود.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور Jiyun Kim (گروه مهندسی مواد جدید، UNIST) و پروفسور Jonbum Bae (گروه مهندسی مکانیک، UNIST) با توسعه موفقیت آمیز راه حلی نوآورانه به نام "دریچه نرم" پیشرفت بزرگی در این زمینه ایجاد کرده است. "فناوری که امکان ادغام کامل سنسورها و شیرهای کنترل را فراهم می کند. ضمن حفظ نرمی ربات.
به طور سنتی، بدن یک ربات نرم باید با اجزای الکترونیکی سفت و سخت همزیستی کند تا عملکردهای سنجش را فعال کند. این چالش باعث ایجاد فناوری "دریچه نرم" شده است، راه حلی یکپارچه که حسگرها و دریچه های کنترل را بدون اینکه مانع نرمی ربات شود، با هم ترکیب می کند. این فناوری از سنسورهای آنالوگ نرم و شیرهای کنترلی استفاده می کند، اجزایی که برای کار کردن به برق نیاز ندارند.
این اجزای لوله‌ای عملکردی دوگانه دارند: آنها قادر به تشخیص محرک‌های خارجی هستند، در حالی که از فشار هوا برای کنترل دقیق حرکات ربات استفاده می‌کنند.
این پیشرفت به این معنی است که ربات های نرم دیگر نیازی به تکیه بر قطعات الکترونیکی سفت و سخت برای سنجش و کنترل ندارند. ربات‌های نرم سنتی بدنه‌های انعطاف‌پذیری دارند، اما اغلب به قطعات الکترونیکی سخت برای تشخیص محرک و کنترل درایو نیاز دارند. با این حال، ظهور فناوری سوپاپ نرم به این روبات ها استقلال و سازگاری بیشتری داده است.
این تحقیق همچنین طیف گسترده ای از چشم اندازهای کاربردی را به ارمغان می آورد. تیم تحقیقاتی انبردست های جهانی ساختند که می توانند به طور هوشمندانه اقلام شکننده مانند چیپس سیب زمینی را بگیرند و از احتمال نیروی بیش از حدی که می تواند منجر به شکستگی در هنگام برداشتن اشیا توسط روبات های سفت و سخت سنتی شود، جلوگیری می کند.
علاوه بر این، تیم تحقیقاتی با موفقیت ربات‌های پوشیدنی با کمک آرنج طراحی کرده‌اند که برای کاهش بار عضلات در هنگام انجام کارهای تکراری یا کارهایی که نیاز به فعالیت شدید بازو دارند، طراحی شده‌اند. این تکیه گاه های آرنج به طور خودکار با زاویه خم بازوی فرد تنظیم می شود و به طور متوسط 63 درصد استرس را کاهش می دهد و پوشیدن ربات را راحت تر می کند.
اصل اصلی فناوری شیر نرم، استفاده از جریان هوا در ساختار لوله‌ای برای عملکرد است. هنگامی که کشش به یک انتهای لوله اعمال می شود، رزوه داخلی آن را فشرده می کند و در نتیجه جریان ورودی و خروجی گاز را کنترل می کند. این حرکت منحصر به فرد، شبیه به آکاردئون، حرکت ربات دقیق و انعطاف پذیر را بدون نیاز به برق امکان پذیر می کند.
تیم تحقیقاتی همچنین دریافتند که با برنامه‌ریزی ساختار یا تعداد رشته‌ها در لوله، می‌توانند تغییرات جریان هوا را به دقت کنترل کنند. این قابلیت برنامه ریزی به ربات اجازه می دهد تا با شرایط و نیازهای مختلف سازگار شود و در مقابل نیروهای خارجی انعطاف پذیر باقی بماند.
پروفسور Bae گفت: "این قطعات جدید توسعه یافته را می توان به راحتی با موادی برنامه ریزی کرد تا بدون نیاز به وسایل الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرند. این پیشرفت به میزان زیادی پیشرفت سیستم های پوشیدنی مختلف را ارتقا خواهد داد."
این فناوری دریچه نرم گام بزرگی را در جهت فعال کردن عملکرد مستقل ربات‌های کاملاً نرم و بدون الکترونیک نشان می‌دهد، که نقطه عطف مهمی در افزایش ایمنی و سازگاری در صنایع مختلف است. این یافته ها که در مجله Nature Communications منتشر شده است، فرصت های جدیدی را برای آینده رباتیک نرم باز می کند. انتظار می رود این فناوری نقش کلیدی در مراقبت های بهداشتی، تولید و بسیاری از زمینه های دیگر داشته باشد و راحتی و نوآوری بیشتری را به زندگی و کار ما بیاورد.