I robot morbidi non possono sempre competere con quelli duri. I loro fratelli rigidi dominano le catene di montaggio, eseguire salti mortali, ballare "Uptown Funk" di Bruno Mars, " volare, tuffo, e camminare attraverso i vulcani.

Ma ogni anno, i robot morbidi acquisiscono nuove abilità. Hanno imparato a saltare, contorcersi, e presa. E, a differenza dei robot duri, possono maneggiare i pomodori senza ammaccare il frutto, riemergere indenne dopo essere stato investito da un'auto, e viaggio attraverso le radiazioni, zone disastrate, e lo spazio esterno con poche cicatrici. Per persone e animali, hanno una "funzione cooperativa":un tocco morbido.

Recentemente, ricercatori nel laboratorio di George M. Whitesides, il professore della Woodford L. e Ann A. Flowers University, hanno inventato sostituzioni morbide per le ultime parti dure necessarie per costruire un robot. Invece di elettricità e cavi, l'aria pressurizzata si espande e contrae i gonfiabili di gomma per creare movimento, le valvole morbide prendono il posto delle dure, e la logica digitale morbida replica le stesse capacità di un computer elettronico.

Ora, L'ultima invenzione morbida dello studioso postdottorato Daniel J. Preston dà a questi robot nuovi, movimenti complessi. Come primo autore di uno studio pubblicato in Robotica scientifica , introduce il primo oscillatore ad anello morbido, che dà ai robot morbidi la capacità di rotolare, ondulare, ordinare, liquidi misurati, e deglutire.

"È un altro strumento nel toolkit per rendere questi intelligenti, robot morbidi senza elettronica, e senza valvole rigide, "dice Preston.

Fino ad ora, gli oscillatori ad anello sono stati realizzati con transistor elettronici o microfluidica. L'elettronica richiede sempre componenti rigidi. La maggior parte dei microfluidici lo fa, pure. Molti usano il vetro per i loro sistemi ad acqua o aria pressurizzata e richiedono canali sottili in grado di gestire solo portate molto basse, limitando le velocità di funzionamento. Piccoli sistemi microfluidici potrebbero raggiungere frequenze più elevate rispetto all'oscillatore pneumatico ad anello su macroscala di Preston, ma il suo team ha già dei progetti per modificare il loro sistema software per raggiungere velocità maggiori, se necessario.

L'oscillatore ad anello morbido, come tutti gli oscillatori ad anello, si basa su inverter ("NOT" porte logiche digitali). Gli inverter Preston, Per esempio, manipolare la pressione dell'aria nei tubi di gomma del suo robot:se l'ingresso è ad alta pressione, l'uscita sarà a bassa pressione e viceversa. Quando tre, o qualsiasi numero dispari, di porte sono collegate in un anello, lo spostamento di un cancello innesca il successivo, che innesca il prossimo, e ancora e ancora.

"La bella risposta che si ottiene combinando un numero dispari di questi inverter in un circuito è un'instabilità che viaggia intorno al circuito, " Dice Preston. Come un viscido che crolla per saltare giù da una rampa di scale, un movimento accende l'altro, creando un ritmo costante senza bisogno di un'altra spinta.

Per testare cosa potrebbe fare l'oscillatore ad anello morbido, Preston e il suo team hanno creato cinque prototipi di robot morbidi. Ognuno usa un singolo, fonte costante di pressione dell'aria per far funzionare tre attuatori pneumatici (gli inverter).

Un prototipo spinge una palla attorno a un anello. Un altro ondula un palco per mantenere perline di due diverse dimensioni che rotolano contro il bordo. Infine, tutte le perline più piccole cadono attraverso un foro sul lato del palco. Si sistemano da soli.

"L'oscillatore ad anello è davvero ottimo per cose come i movimenti di rollio, " Dice Preston. Il rotolamento richiede il coordinamento di diverse azioni nel tempo. Un singolo input e output non sarà sufficiente. Ad esempio, per far avanzare il loro robot esagonale in schiuma, l'oscillatore ad anello aiuta a gonfiare un palloncino dietro il robot e sgonfiarne uno davanti contemporaneamente. La spinta e il rilascio coordinati spostano l'esagono in avanti ancora e ancora mentre i palloncini si gonfiano e si sgonfiano in perfetta sincronia.

Ancora un altro prototipo fornisce uno scopo più tangibile. Una manica a base di tessuto, avvolto intorno alla parte inferiore della gamba e fissato con velcro, esercita una pressione coordinata, "pompare" fluido lungo la gamba.

Secondo recenti studi, questo movimento di "pompaggio" migliora i sintomi del linfedema e della malattia venosa cronica meglio della semplice compressione. Il dispositivo potrebbe anche aiutare gli infermieri, camerieri, e gli agenti di polizia prevengono la trombosi venosa profonda, risultato del lavoro su lunghi turni con i piedi stanchi.

Prima di iniziare gli studi clinici per la loro manica, la squadra vuole misurare l'interesse. Se un numero sufficiente di persone desidera ardentemente un più morbido, modo meno costoso per alleviare e prevenire i sintomi, il prodotto potrebbe trovare un mercato abbastanza grande da meritare ulteriori ricerche.

Il basso costo dei materiali Preston, elastomeri siliconici simili alla gomma, li rende ideali per qualcosa di più della semplice assistenza domiciliare economica. biocompatibile, monouso, gentile, e versioni sterili potrebbero essere utilizzate per esperimenti di laboratorio, consegna farmaci, o anche dispositivi medici all'interno del corpo come questa manica che aiuta il battito cardiaco. Il prototipo finale di Preston può ordinare tre diversi liquidi colorati in base a una sequenza e un tempo predeterminati, uno strumento che potrebbe rivelarsi utile per i chimici.

Sebbene tutti i prototipi di Preston siano realizzati solo con materiali morbidi, non sono ancora slegati:tutti si affidano a una fonte costante di aria pressurizzata. Eppure Preston e i suoi colleghi hanno alcune soluzioni per questo, pure. Per il gambale, i pazienti potrebbero fornire la propria aria con una pompa portatile come quelle usate per misurare la pressione sanguigna. E i robot morbidi nelle trincee potrebbero usare cartucce mobili di anidride carbonica, legato come uno zaino, o reazioni chimiche che generano gas per mettere in moto il bot.

Ma Preston si aspetta che il suo nuovo strumento ottenga molto di più delle applicazioni dimostrate nei suoi cinque prototipi. Poiché il documento spiega come replicare e personalizzare il design, spera che altri laboratori trovino ancora più usi. "Le persone possono utilizzare l'oscillatore ad anello morbido per molte applicazioni diverse nella robotica morbida, alcuni dei quali potremmo non aver nemmeno pensato o immaginato ancora."