面向极端环境的软体机器人：去除电子控制

在近海油气环境中，易燃液体与气体的引燃是一大风险，可造成生命损失、严重伤害及基础设施的重大损毁。用于为电机、继电器与电力电子控制器提供稳压电源的供电单元可能产生热量并引发火花。因此，欧洲联盟要求电气设备具备 ATEX 认证，以确保此类极端环境中的安全。满足该标准的设计实现耗时冗长，并增加了运营成本。软体机器人常以软材料制造，且可借由气动方式驱动而无须电子器件，令此类系统天然符合该指令。本文旨在提升新型软体机器人系统的能力，从一对一的控制—驱动器架构转向实现无电子控制体系。我们开发了一台利用三条气动管线实现移动与抓取功能的机器人：一条真空动力线、一条控制输入线与一条时钟线。我们遵循数字电子设计原则，展示了一种集成有十一个全集成流体开关与六个驱动器的流体回路。我们利用流体开关将逻辑运算的基本构件实现为组合逻辑与存储器，从而构建了一台两状态自动机。该系统在现有集成控制软体系统的基础上提升了复杂度，推进了当前最优水平。