新的计算机存储器帮助软体机器人控制运动

气动柔软的机器人用压缩空气移动柔软的，有弹性的四肢叨纸牙而且在执行精细任务方面优于传统的刚性机器人。它们对人类来说也更安全。2014年迪士尼动画电影《超能陆战队》中出现的医疗保健机器人大白是一个气动机器人，这是有原因的。

但是现有的控制气动软机器人的系统仍然使用电子阀门和计算机来保持机器人运动部件的位置。这些电子部件增加了相当大的成本、尺寸和电力需求柔软的机器人这限制了它们的可行性。

为了推进未来的软机器人技术，生物工程博士生Shane Hoang，他的导师，生物工程教授William Grover，计算机科学教授Philip Brisk和机械工程教授Konstantinos Karydis带领的团队回顾了过去。

“气动逻辑”出现在电子计算机之前，曾在各种产品中提供高级水平的控制，从恒温器和其他气候控制系统的组件到20世纪初的自动钢琴。在气动逻辑中，空气，而不是电，流过电路或通道，空气压力被用来表示开/关或真/假。在现代计算机中，这些逻辑状态用1和0表示，以触发或结束电荷。

气动软机器人需要一种方法来记忆和维护其运动部件的位置。研究人员意识到，如果他们能够为一个软机器人创造一个气动逻辑“记忆”，他们就可以消除目前用于此目的的电子记忆。

研究人员使他们的气动随机存取存储器，或RAM芯片使用微流控阀门而不是电子晶体管。微流体阀最初设计用来控制液体的流动微流控芯片，但它们也能控制空气流动。即使在与空气供应管道断开时，这些阀门仍然保持密封，以防止压差，从而产生困住的压差，作为记忆并保持状态机器人致动器。密集排列的这些阀门可以执行高级操作，并减少通常用于控制气动机器人的昂贵、笨重和耗电的电子硬件。

在修改了微流体阀以处理更大的空气流量后，该团队生产了一个8位气动RAM芯片，能够控制更大和更快移动的软机器人，并将其合并成一对3 d打印的橡胶手。气动RAM使用大气压空气来表示“0”或“FALSE”值，真空来表示“1”或“TRUE”值。柔软的机器人手指在接触大气压力时伸展，在接触真空时收缩。

通过改变RAM芯片通道中大气压力和真空的组合，研究人员能够让机器人在钢琴上弹奏音符、和弦，甚至整首歌——“玛丽有只小羊羔”。

理论上，这个系统可以用来操作其他机器人，不需要任何电子硬件，只需要一个电池驱动的泵来制造真空。研究人员指出，如果系统中没有正压，只有正常的大气气压，机器人或其控制系统就不会有意外过度加压和严重故障的风险。使用这种技术的机器人在人类身上或周围使用时特别安全，比如可穿戴设备用于有运动障碍的婴儿。

这项工作发表在《公共科学图书馆•综合》．