Soft-Robotics untuk Mendapatkan Manfaat dari Foam Fluidics

Dari Robot Keras ke Robot Lembut

Ketika kita memikirkan robot, kita biasanya memikirkan robot industri yang besar dan berat atau robot futuristik dari fiksi ilmiah, dari Terminator yang menakutkan seluruhnya terbuat dari logam hingga desain iRobot yang lebih ramping dan halus serta robot humanoid modern yang nyata .

Sumber: Sanctuary

Bagaimanapun, yang konstan adalah kehadiran terus-menerus permukaan logam dan plastik yang halus, dengan gerakan yang dihasilkan oleh piston, hidrolik, dan motor listrik.

Namun, desain robotik ini dapat menjadi pembatas bagi banyak aplikasi yang membutuhkan pendekatan lebih halus. Misalnya, robot yang berinteraksi dengan tubuh manusia, atau misalnya, yang bertugas memetik buah, memerlukan material yang lebih fleksibel dan sentuhan yang lebih lembut untuk menghindari kerusakan.

Sebagai respons terhadap kebutuhan ini, bidang baru yang disebut robotik lunak sedang muncul. Bidang ini mengeksplorasi cara menggunakan material baru untuk menciptakan sistem robotik yang lembut dan fleksibel. Kami sebelumnya telah mengeksplorasi ide ini, terutama pada bagaimana pencetakan 3D dapat membantu membangun robot lunak, atau bagaimana hidrogel dapat meningkatkan kelincahan robot.

Sebuah ide baru kini dapat ditambahkan ke rangkaian teknik robotik lunak ini: foam fluidics.

Dari Logika Pneumatik ke Foam Fluidics

Peneliti di University of Texas mempelajari bagaimana busa dapat menjadi material baru untuk membangun robot. Mereka menemukan bahwa aliran udara melalui struktur seperti jaring pada busa sel terbuka dapat menggantikan elektronik, dan menerbitkan hasil mereka dalam makalah ilmiah berjudul “Embedded Fluidic Sensing and Control with Soft Open-Cell Foams”.

Ide utama dimulai dari mempelajari bidang ilmiah yang disebut sirkuit logika pneumatik. Konsepnya adalah menggantikan komputasi elektronik berbasis listrik dengan fluktuasi aliran udara.

Sampai saat ini, konsep ini sebagian besar meniru desain sirkuit elektronik. Hal ini sangat membatasi potensinya, karena untuk perhitungan dan sensor yang lebih kompleks, ukuran dan berat perangkat akan menjadi masalah.

Sebaliknya, peneliti Rice University berusaha menggunakan perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh aliran udara melalui pori-pori mikroskopis pada lembaran busa. Dengan menambahkan beberapa lapisan busa tersebut, mereka dapat menyetel secara halus cara aliran udara melaluinya. Dengan cara ini, mereka dapat melakukan komputasi pneumatik yang kompleks dan tugas kontrol tetapi dengan desain sirkuit yang jauh lebih sederhana dibandingkan logika pneumatik tradisional.

Sumber: Rice University

Sirkuit Terintegrasi Analog

Contoh yang baik adalah bagaimana bagian robot dapat merespons tekanan. Robotika tradisional memerlukan sensor elektronik yang kompleks, lengan rumit dengan banyak komponen untuk menekuk, serta motor listrik bertenaga baterai atau sistem hidrolik untuk mentransmisikan dan mengatur gaya.

Foam fluidics dapat memiliki reaksi yang “terintegrasi” pada lengan robot, menekuk saat berada di bawah tekanan dan bereaksi secara proporsional terhadap rangsangan, seperti menekuk hanya setengah ketika ditekan dengan gaya yang lebih kecil.

Sumber: Rice University

Mencapainya tidak tanpa tantangan. Salah satunya adalah kepadatan udara berubah seiring perubahan tekanan, yang memerlukan perhitungan kompleks untuk memodelkan aliran udara melalui busa.

Membuat model teoretis yang secara akurat memprediksi aliran udara dan reaksi busa merupakan salah satu bagian terpenting dari proyek penelitian ini. Hanya setelah hal ini selesai, desain dengan foam fluidics yang dapat diprediksi dapat dibangun.

Aplikasi

Karena foam fluidics tidak bergantung pada elektronik dan baterai, ia dapat jauh lebih ringan dibandingkan solusi robotik konvensional. Hal ini sangat cocok untuk mengintegrasikannya ke dalam kain dan pakaian. Kemampuannya untuk menekuk dan bergerak tanpa merusak atau meningkatkan kekakuan kain juga membantu.

Exosuit

Salah satu aplikasi pertama dapat membantu orang dengan mobilitas terbatas, akibat kecacatan atau cedera. Sudah ada pasar yang berkembang untuk eksoskeleton berbasis “robotik klasik” untuk membantu dalam kasus tersebut, sesuatu yang kami bahas dalam “Kemandirian dan Mobilitas melalui Robotik – Bagaimana Exosuit Dapat Membantu Penyandang Penyakit Parkinson”.

Teknologi yang sama dapat membantu mengurangi cedera dari pekerjaan yang memerlukan mengangkat beban berat juga, seperti di gudang, pabrik, atau militer.

Kita dapat dengan mudah membayangkan bagaimana robotika berbasis foam fluidic dapat diintegrasikan ke dalam exosuit tersebut atau bahkan sepenuhnya digantikan sebagai bagian dari celana, kemeja, dll. yang dirancang khusus, karena lebih mudah dipakai dan lebih tidak mencolok.

VR / Teknologi Haptik

Sistem haptik menciptakan sensasi sentuhan sebagai respons terhadap rangsangan. Untuk sementara, ini merupakan frontier berikutnya dari realitas virtual dan sistem simulasi lainnya.

Foam fluidics dapat membantu menciptakan jenis sensor haptik baru, mendeteksi gerakan, misalnya, dan mengubahnya menjadi sinyal pada sensor sentuh. Hal ini dapat digunakan, misalnya, untuk membuat replika digital gerakan yang lebih akurat dalam simulasi yang digunakan untuk melatih dokter, responden darurat, atau pelatihan profesional lainnya.

Sumber: Rice University

Berinvestasi dalam Robotik Lunak

Robotik lunak kemungkinan akan menjadi bagian yang berkembang dari pasar robotik yang terus tumbuh, karena robot secara bertahap keluar dari lantai pabrik untuk membantu perawatan pasien di rumah sakit, memindahkan barang di gudang, atau memetik buah di ladang dan kebun.

Anda dapat berinvestasi pada perusahaan terkait robotik melalui banyak broker, dan Anda dapat menemukan di sini, pada securities.io, rekomendasi kami untuk broker terbaik di AS, Kanada, Australia, Inggris, serta banyak negara lainnya.

Jika Anda tidak tertarik memilih perusahaan robotik tertentu, Anda juga dapat melihat ETF robotik seperti GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), atau Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), yang akan memberikan eksposur yang lebih terdiversifikasi untuk memanfaatkan pertumbuhan industri robotik.

Perusahaan Robotik Lunak

1. Ekso BIONICS

Ekso BIONICS adalah pemimpin dalam teknologi eksoskeleton. Mereka meluncurkan eksoskeleton rehabilitasi medis komersial pertama pada tahun 2012. Sejak itu, mereka telah mendapatkan persetujuan untuk suit ABI dan EVO mereka.

Meskipun perusahaan ini sedang memperluas segmen kerja/beban berat, perusahaan masih sebagian besar fokus pada terapi dan mobilitas medis.

Pendapatan perusahaan telah tumbuh dengan cepat (+38% tahun-ke-tahun pada 2023).

Sumber: Ekso

It recently mengakuisisi Business Unit Human Motion and Control (HMC) dari Parker Hannifin Corporation untuk menambahkan eksoskeleton bertenaga untuk orang dengan kelumpuhan ke dalam penawarannya.

Hal ini dapat menunjukkan bahwa Ekso memiliki potensi yang baik untuk menjadi pengakuisisi berurutan di sektor eksoskeleton, memperluas penawarannya melalui kombinasi R&D internal dan akuisisi strategis.

Ini juga menjadikannya kandidat yang baik untuk mengadopsi robotik lunak dan foam fluidics dalam desain masa depannya, sambil memanfaatkan kehadirannya yang awal di pasar eksoskeleton medis dan kerja.

2. Soft Robotics

Perusahaan ini terdaftar secara privat dan pada tahun 2018, ABB Technological Ventures menjalin kemitraan dengan Soft Robotics untuk mempercepat pengembangan komputasi mikrofluida dan gripper lunak untuk robot.

Karena Soft Robotics fokus pada pengembangan mGripAI, sebuah robot dengan gripper lunak untuk industri pengolahan makanan, dikombinasikan dengan visi 3D lengkap dan sistem AI serta menggunakan sistem gripper IRB360 FlexPicker milik ABB.

Sumber: Soft Robotics

Pendekatan perusahaan ini berpotensi juga mengintegrasikan foam fluidics, mengingat pengalamannya dalam menerapkan teknologi mikrofluida pada aplikasi dunia nyata.

Anda juga dapat melihat mGripAI beraksi dalam video ini.

Untuk saat ini, aplikasi utama aktuator lunak dan gripper berada di proses industri, terutama di industri makanan.

Ke depannya, kemajuan dalam AI, visi mesin, teknologi baterai, dan robotik lunak seharusnya memungkinkan penciptaan robot yang dapat membantu perawat, pedagang, petugas kebersihan, dan tugas lainnya yang saat ini hampir 100% bergantung pada tenaga manusia.