Soft robotics has made significant progress in the last decade, with applications in robotic grippers, rehabilitation devices, and field exploration. Soft robots are different from conventional robots in that they are made of stretchable and flexible materials, allowing for safe interactivity and structural adaptability. While fluidic actuation is a popular method for soft robots, there are still challenges to overcome, such as enhancing functionality and creating a more comprehensive control system that includes the soft controller or pump with the endpoint actuator. Conventional rigid valves and electronics control most soft robots, making them less soft and increasing power consumption. Additionally, independent analogous control of each actuator complicates the structure and control process. In the field of soft robotics, microfluidics has gained attention as a potential method for creating electronic-free, lightweight, and all-soft robots. This approach can also lead to more efficient and compact soft robots through digitization and miniaturization. Soft robots have a high degree of structural flexibility, but the transmission of force or torque depends heavily on the design. This means that if a soft robot bulges unintentionally, efficiency can be lost. To combat this issue, using an array of chambers that can be digitally controlled can improve functionality and reduce unintended expansion. Fluidic circuits are a suitable method for controlling these chambers digitally because they allow a small number of inputs to control many outputs, avoiding the need for excessive fluid or electronic peripherals that might restrict the movement of a relatively low-rigidity soft robot body. Although microfluidics is a promising technology for soft robots, there are limitations when applying the existing system due to differences in scale and physical properties. While microfluidic circuitry utilizes materials such as PDMS for soft robots, only the control membrane is made of soft materials, and most other structures remain rigid. This could hinder the movement of the soft robot if the control systems are not also soft. Furthermore, the current microfluidic circuit fabrication method needs to be modified to produce macro-sized circuits with adequate flow rates for soft robots. This research proposes a soft high-radix demultiplexer for macroscopic soft robots by designing and fabricating a stretchable and flexible fluidic circuit using a serpentine channel-based network. The serpentine structure maintains fluidic control ability through high-stiffness walls, while the soft structure allows controllers to be distributed throughout the robot body. The suggested fabrication process includes laser cutting and layer additive manufacturing, which offer increased design freedom and system scalability. This method ensures sufficient flow rate for driving the robot, and the structure maintains performance despite external stimuli. The demultiplexer, designed for controlling many outputs with few inputs, employs ternary and quaternary inputs with different pressure thresholds, enabling a significant increase in the number of outputs.
소프트 로봇은 신축성이 있고 유연한 소재로 만들어져 안전한 상호 작용과 구조적 적응성이 가능하다는 점에서 기존 로봇과는 차별점을 보여준다. 유체 작동은 소프트 로봇에 널리 사용되는 방법이지만 기능을 향상하고 소프트 펌프 또는 컨트롤러를 포함하는 보다 포괄적인 제어 시스템을 만드는 것과 같은 극복해야 할 과제가 여전히 남아 있다. 소프트 로봇 분야에서 미세유체공학은 전기장비가 필요 없고 가볍고 완전 소프트 로봇을 만드는 잠재적인 방법으로 주목을 받고 있다. 이 접근법은 또한 디지털화 및 소형화를 통해 보다 효율적이고 컴팩트한 소프트 로봇으로 이어질 수 있다. 미세유체공학은 소프트로봇에 유망한 기술이지만 스케일과 물리적 특성의 차이로 인해 기존 시스템을 적용하는 데 한계가 있다. 본 연구는 굴곡진 채널 기반 네트워크를 이용하여 신축성 있고 유연한 소프트 로봇을 위한 고기수 디멀티플렉서를 제안한다. 굴곡진 구조는 고강성 벽을 통해 유체 제어 능력을 유지하는 반면, 인장 가능한 특성은 컨트롤러가 소프트 로봇 본체 전체에 분산될 수 있도록 한다. 제안된 제조 공정에는 향상된 설계 자유도와 시스템 확장성을 제공하는 레이저 절단 및 적층 적층 제조가 포함된다. 이 방식은 로봇 구동에 충분한 유량을 보장하며, 구조는 외부 자극에도 불구하고 성능을 유지한다. 기존의 다수의 디멀티플렉서와 달리 압력 임계값이 다른 3진수 및 4진수 입력을 사용하여 소수의 입력으로 많은 출력을 제어하도록 하였다.
