The actuator is inspired by a famou

The actuator is inspired by a famous physics experiment in which two balloons are inflated to different sizes and connected via a tube and valve. When the valve is opened, air flows between the balloons. Instead of equalizing in size, as one might expect, the larger balloon inflates more while the smaller balloon deflates.
This unexpected behavior comes from the balloons' non-linear relationship between pressure and volume, meaning the an increase in volume doesn't necessarily increase the pressure.
"When inflating a balloon, the first few blows are the hardest but after reaching a critical pressure it becomes easier," said Johannes Overvelde, PhD student at SEAS and first author on the paper. "Similar to the balloons, in our research we connect fluidic segments in such a way that an interplay between their non-linear response results in unexpected behavior. Certain combinations of these interconnected segments can result in fast moving instabilities with negligible change in volume."
These fast-moving instabilities, called snap-through instabilities, trigger large changes in internal pressure, extension, shape, and exerted force, with only small changes in volume. If harnessed, these instabilities would allow soft robots to move quickly without needing to carry or be tethered to a fluid supply.
But first Bertoldi's team had to find a way to control something that, by definition, is uncontrollable.
The team started by building and inflating 36 individual segments with water, and measuring how they responded. Then, using a complex computer algorithm, they determined the responses of all possible combinations of the segments.
A total of 630 possible actuators could be assembled from two segments, each with a different combined response. Some of the combinations showed instabilities, others did not. The team selected the preferred response for a specific application. One combination, for example, would lead to a sudden increase in actuator length, moving it like a worm. Another combination would quickly transfer all volume from one segment to another.
These quick movements could be triggered with small amounts of volume. For example, 1 ml. of water triggered a snap-through instability that resulted in an internal volume flow of 20 ml.
"The beauty of these individual segments is that they are easy and cheap to fabricate from off-the-shelve materials. Yet, when you connect segments you get soft actuators with very complex behavior," said Overvelde. "By connecting multiple segments, you can embed a simple program in the actuator that is able to perform a complex sequence of local inflation and deflation."
The next step is to test these instabilities in soft robotics.
"Engineers have long avoided instability because it so often represents failure," said Bertoldi. "It's remarkable that instability itself has provided a way to improve and push the field of soft actuators forward."


Read more at: http://phys.org/news/2015-08-uncontrollable-harness-unstable-responses-soft.html#jCp

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Actuator ที่เป็นแรงบันดาลใจ โดยทดลองฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงที่สองบอลลูนเป็นสูงเกินจริงถึงขนาดแตกต่างกัน และเชื่อมต่อท่อและวาล์ว เมื่อเปิดวาล์ว อากาศไหลระหว่างบอลลูน แทน equalizing ขนาด เป็นหนึ่งอาจคาดหวัง บอลลูนใหญ่ inflates มากขึ้นในขณะที่บอลลูนเล็ก deflatesปัญหานี้มาจากบอลลูนไม่ใช่เชิงเส้นความสัมพันธ์ระหว่างความดัน และปริมาตร ความหมายการเพิ่มปริมาณไม่จำเป็นต้องเพิ่มแรงกดดัน"เมื่อ inflating บอลลูน พัดน้อยแรกเป็นการที่ยากที่สุด แต่หลังจากถึงแรงกดดันสำคัญจะกลายเป็นง่าย กล่าวว่า นักเรียนโย Overvelde ดร.ที่ทะเลและผู้เขียนแรกบนกระดาษ "คล้ายกับลูกโป่ง งานวิจัยของเราเชื่อมต่อเซ็กเมนต์ fluidic ในลักษณะที่เป็นล้อระหว่างการตอบสนองไม่ใช่เชิงเส้นผลลัพธ์ที่ทำ บางชุดของส่วนต่าง ๆ เหล่านี้เชื่อมต่อกันอาจทำ instabilities เคลื่อนไหวรวดเร็วระยะการเปลี่ยนแปลงปริมาณ"เหล่านี้อย่างรวดเร็ว instabilities เรียกสแนปผ่าน instabilities ทริกเกอร์ใหญ่เปลี่ยนแปลงความดันภายใน นามสกุล รูปร่าง และนั่นเองกอง ทัพ มีเพียงเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ในปริมาตร ถ้างานพลังงาน instabilities เหล่านี้จะช่วยให้หุ่นยนต์นุ่มปรี่ไม่จำเป็นต้องดำเนินการ หรือเป็นคุณจะจัดหาของเหลวแต่ทีมงานของ Bertoldi แรกก็หาวิธีในการควบคุมสิ่งที่ โดยนิยาม uncontrollableทีมงานเริ่มต้น โดยการสร้างเซ็กเมนต์แต่ละ 36 น้ำ inflating และวัดการ แล้ว จะใช้อัลกอริทึมซับซ้อนคอมพิวเตอร์ กำหนดการตอบสนองของชุดได้ทั้งหมดของเซ็กเมนต์จำนวนหัวขับได้ 630 ที่สามารถรวบรวมจากเซ็กเมนต์ที่สอง มีการตอบสนองรวมแตกต่างกัน บางชุดแสดง instabilities อื่น ๆ ไม่ ทีมที่เลือกการตอบสนองที่ต้องการ ชุดที่หนึ่ง เช่น จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันใน actuator เคลื่อนไหวเหมือนหนอน ชุดอื่นจะรวดเร็วโอนไดรฟ์ข้อมูลทั้งหมดจากเซ็กเมนต์หนึ่งไปยังอีกเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วอาจจะถูกทริกเกอร์กับปริมาณเงิน ตัวอย่าง 1 ml. น้ำทริกเกอร์การ snap โดยความไม่แน่นอนที่ทำให้เกิดการกระแสภายในปริมาณ 20 ml"ความงามของแต่ละกลุ่มได้ว่า พวกเขาได้ง่าย และราคาถูกการปั้นจากวัสดุปิดเดอะดอง ได้ เมื่อคุณเชื่อมต่อเซกเมนต์ หาหัวขับนุ่ม มีลักษณะซับซ้อนมาก กล่าวว่า Overvelde "การเชื่อมต่อหลายเซ็กเมนต์ คุณสามารถฝังโปรแกรมง่าย ๆ ใน actuator ที่สามารถทำการลำดับความซับซ้อนของภาวะเงินฝืดและเงินเฟ้อภายใน"ขั้นตอนถัดไปคือการ ทดสอบเหล่านี้ instabilities วิทยาอ่อน"วิศวกรได้จึงหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนเนื่องจากบ่อยแสดงความล้มเหลว กล่าวว่า Bertoldi "ได้โดดเด่นที่ความไม่เสถียรของตัวเองได้ให้วิธีการปรับปรุง และผลักด้านหัวขับนุ่ม"อ่านเพิ่มเติมได้ที่: http://phys.org/news/2015-08-uncontrollable-harness-unstable-responses-soft.html#jCp

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ตัวกระตุ้นแรงบันดาลใจจากการทดลองทางฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงในการที่สองลูกโป่งจะพองขนาดแตกต่างกันและการเชื่อมต่อผ่านท่อและวาล์ว เมื่อวาล์วเปิดอากาศไหลระหว่างบอลลูน แทนที่จะอีควอไลในขนาดที่เป็นหนึ่งอาจคาดหวังบอลลูนขนาดใหญ่พองตัวขึ้นในขณะที่บอลลูนขนาดเล็กขึงขัง.
นี้พฤติกรรมที่ไม่คาดคิดมาจากลูกโป่ง 'ความสัมพันธ์ที่ไม่ใช่เชิงเส้นระหว่างความดันและปริมาณหมายถึงการเพิ่มขึ้นของปริมาณการไม่จำเป็นต้องเพิ่ม ความดัน.
"เมื่อพองบอลลูนพัดไม่กี่ครั้งแรกที่ยากที่สุด แต่หลังจากที่ไปถึงความดันที่สำคัญมันจะกลายเป็นง่ายขึ้น" โยฮันเน Overvelde กล่าวว่านักศึกษาปริญญาเอกที่ทะเลและผู้เขียนเป็นครั้งแรกบนกระดาษ "คล้ายกับลูกโป่งในงานวิจัยของเราเราเชื่อมต่อส่วน fluidic ในลักษณะที่ทำงานร่วมกันระหว่างผลการตอบสนองที่ไม่ใช่เชิงเส้นของพวกเขาในการทำงานที่ไม่คาดคิด. รวมกันบางส่วนที่เชื่อมต่อกันเหล่านี้สามารถส่งผลให้เกิดความไม่เสถียรเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วกับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในปริมาณ."
เหล่านี้ไม่เสถียรที่เคลื่อนไหวรวดเร็วเรียกว่าไม่เสถียรสแนปอินผ่านเรียกการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในความดันภายในขยายรูปร่างและออกแรงบังคับกับการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ เท่านั้นในปริมาณ หากควบคุม, ความไม่เสถียรเหล่านี้จะช่วยให้หุ่นยนต์อ่อนที่จะย้ายได้อย่างรวดเร็วโดยไม่จำเป็นต้องดำเนินการหรือถูกล่ามไว้กับอุปทานของเหลว.
แต่ทีมแรก Bertoldi ของมีการหาวิธีที่จะควบคุมสิ่งที่โดยความหมายคือไม่สามารถควบคุมได้.
ทีมที่เริ่มต้นด้วยการสร้างและ พอง 36 กลุ่มบุคคลที่มีน้ำและการวัดวิธีที่พวกเขาตอบสนอง จากนั้นใช้อัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนพวกเขามุ่งมั่นตอบสนองของการรวมกันเป็นไปได้ทั้งหมดของกลุ่มที่.
มีทั้งหมด 630 ตัวกระตุ้นที่เป็นไปได้อาจจะประกอบขึ้นจากสองส่วนแต่ละคนมีการตอบสนองที่แตกต่างกันรวม บางส่วนของชุดที่แสดงให้เห็นความไม่เสถียร, คนอื่นไม่ได้ ทีมที่เลือกการตอบสนองที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง หนึ่งรวมกันตัวอย่างเช่นจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในระยะเวลากระตุ้นย้ายมันเหมือนหนอน รวมกันอีกจะรีบโอนปริมาณจากส่วนหนึ่งไปยังอีก.
เหล่านี้การเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วอาจจะก่อให้เกิดการมีจำนวนน้อยของปริมาณ ยกตัวอย่างเช่น 1 มิลลิลิตร น้ำจะก่อให้เกิดความไม่แน่นอนของสแน็ปอินผ่านทางที่ทำให้เกิดการไหลของปริมาณภายใน 20 มล.
"ความงามของแต่ละส่วนเหล่านี้ก็คือพวกเขาจะง่ายและราคาถูกเพื่อสานจากวัสดุปิดดอง. แต่เมื่อคุณเชื่อมต่อส่วนคุณ ได้รับการกระตุ้นอ่อนที่มีลักษณะการทำงานที่ซับซ้อนมาก "Overvelde กล่าวว่า "โดยการเชื่อมต่อหลายกลุ่มคุณสามารถฝังโปรแกรมที่ง่ายในการกระตุ้นที่จะสามารถดำเนินการลำดับที่ซับซ้อนของอัตราเงินเฟ้อในประเทศและภาวะเงินฝืด."
ขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบความไม่เสถียรเหล่านี้ในหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่ม.
"วิศวกรจะหลีกเลี่ยงยาวความไม่แน่นอนเพราะมัน จึงมักจะแสดงให้เห็นถึงความล้มเหลว "Bertoldi กล่าวว่า "มันเป็นที่น่าสังเกตว่าความไม่แน่นอนของตัวเองได้จัดให้มีวิธีที่จะปรับปรุงและผลักดันด้านการกระตุ้นอ่อนไปข้างหน้า." อ่านเพิ่มเติมได้ที่: http://phys.org/news/2015-08-uncontrollable-harness-unstable-responses-soft # html ที่ JCP

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ตัวกระตุ้นที่เป็นแรงบันดาลใจจากฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงซึ่งสองลูกโป่งจะพองขนาดแตกต่างกันและเชื่อมต่อผ่านท่อและวาล์ว เมื่อวาล์วเปิด อากาศไหลระหว่างลูกโป่ง แทนที่จะ equalizing ในขนาดที่เป็นหนึ่งอาจคาดหวัง ใหญ่กว่าบอลลูนพองตัวมากขึ้นในขณะที่ขนาดเล็กบอลลูน deflates .
พฤติกรรมนี้ไม่คาดคิดมาจากบอลลูน ' ไม่เป็นเส้นตรงความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตร หมายถึง การเพิ่มปริมาณ ไม่จําเป็นต้องเพิ่มความดัน .
" เมื่อสูบลมลูกโป่ง พัดไม่กี่ครั้งแรกจะยาก แต่หลังจากถึงความดันวิกฤต มันก็จะง่ายขึ้น " โย overvelde นักศึกษาปริญญาเอกและผู้เขียนแรกที่ทะเล บนกระดาษ" คล้ายกับลูกโป่งในการวิจัยของเราที่เราเชื่อมต่อ fluidic ส่วนในทางที่ผิด เช่น การมีอิทธิพลซึ่งกันและกันระหว่างผลตอบสนองไม่เชิงเส้นของพฤติกรรมที่ไม่ ชุดหนึ่งของเหล่านี้เชื่อมต่อกัน ส่วนจะส่งผลให้เสถียรภาพกับการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วย้ายเล็กน้อยในหมวด "
เสถียรภาพอย่างรวดเร็วเหล่านี้เรียกว่า snap เสถียรภาพผ่าน ,ทริกเกอร์การเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในความดันภายใน , ขยาย , รูปร่าง และใช้แรงที่มีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในปริมาตร ถ้าควบคุม ความไม่แน่นอนเหล่านี้ จะช่วยให้หุ่นยนต์อ่อนเพื่อย้ายได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องแบก หรือล่าม เพื่อจัดหาน้ำ .
แต่ทีมแรก bertoldi ต้องหาวิธีที่จะควบคุมสิ่งที่ สิ่งที่เป็นแก่น
ทีมเริ่มต้นโดยการสร้างและปล่อยส่วน 36 บุคคลด้วยน้ำและการวัดวิธีที่พวกเขาตอบสนอง แล้ว การใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน พวกเขามุ่งมั่นในการตอบสนองที่เป็นไปได้ทั้งหมดของกลุ่ม การรวม 630 ตัวกระตุ้นที่เป็นไปได้อาจจะประกอบจากสองกลุ่มแต่ละคนมีแตกต่างกันรวมการตอบสนอง บางส่วนของชุดค่าผสมที่แสดงความไม่มั่นคง ,คนอื่นไม่ได้ ทีมที่เลือกการตอบสนองที่ต้องการสำหรับโปรแกรมที่เฉพาะเจาะจง หนึ่งชุด ตัวอย่าง จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันในความยาว Actuator เคลื่อนที่มันเหมือนหนอน รวมกันอีก จะรีบโอนปริมาณทั้งหมดจากส่วนหนึ่งไปยังอีก เหล่านี้อย่างรวดเร็วสามารถเรียกการเคลื่อนไหว
กับเล็กน้อยของปริมาณ ตัวอย่างเช่น 1 มิลลิลิตรของน้ำทำให้ถ่ายผ่านความไม่แน่นอนที่ส่งผลให้ปริมาณการไหลภายใน 20 มล.
" ความงามของกลุ่มบุคคลเหล่านี้คือพวกเขาจะง่ายและราคาถูกเพื่อผลิตจากชั้นวางวัสดุ แต่เมื่อคุณเชื่อมต่อส่วนคุณนุ่มกระตุ้นด้วยพฤติกรรมที่ซับซ้อนมาก , " กล่าวว่า overvelde ” โดยการเชื่อมต่อหลายกลุ่มคุณสามารถฝังโปรแกรมง่าย ๆ ในตัวที่สามารถแสดงลำดับความซับซ้อนของเงินเฟ้อและเงินฝืดท้องถิ่น "
ขั้นตอนถัดไปคือการ ทดสอบเสถียรภาพเหล่านี้หุ่นยนต์นุ่ม .
" วิศวกรยาวหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนเพราะมันมักจะหมายถึงความล้มเหลว กล่าวว่า bertoldi ." มันน่าทึ่งที่ไม่มั่นคงนั้นได้ให้วิธีการปรับปรุงและผลักดันด้านนุ่ม actuators ไปข้างหน้า . "


อ่านเพิ่มเติมได้ที่ : http : / / ว. . org / ข่าว / 2015-08-uncontrollable-harness-unstable-responses-soft . html # JCP