“Bezmozek” Soft Robot Navigates Complex Environments in Robotics Breakthrough

V evolucním poli robotiky byl představen novým průlomem výzkumníky: soft robot, který nevyžaduje lidskou nebo počítačovou směrování, aby se pohyboval i v komplexních prostředích. Tento nový vynález staví na předchozí práci, kde soft robot prokázal základní navigační dovednosti v jednodušších bludištích.

Využití fyzické inteligence pro navigaci

Jie Yin, spolukorespondent studie a asociativní profesor mechanického a aerospatialního inženýrství na Severokarolínské státní univerzitě, osvětlil tento pokrok:

“V naší předchozí práci jsme prokázali, že náš soft robot byl schopen otočit se a projet se skrz velmi jednoduchý překážkový kurz. Nicméně, nebyl schopen otočit se, pokud nenarazil na překážku. Tato omezení znamenala, že robot mohl někdy zůstat uvězněn, odrazit se zpět a zpět mezi paralelními překážkami.”

Dodal, “Vyvinuli jsme nový soft robot, který je schopen otočit se sám, umožňuje mu projet se skrz klikatá bludiště, dokonce se vyhnout pohyblivým překážkám. Všechno je dosaženo pomocí fyzické inteligence, nezávisle na počítačovém směrování.”

Pojem “fyzická inteligence” označuje intrinsic chování dynamických objektů, jako jsou soft roboti, definovaných jejich strukturálním designem a materiály, spíše než externí lidskou nebo počítačovou intervencí.

Tento nový typ soft robotů využívá ribbon-like liquid crystal elastomers. Když jsou umístěny na povrchu teplejším než okolní vzduch, konkrétně nad 55 stupni Celsia (131 stupňů Fahrenheita), pásku v kontaktu s povrchem se smršťuje, zatímco vystavená část zůstává nezměněna. Tento rozpor spouští rolovací pohyb, který se zrychluje s teplotou povrchu.

Inovace prostřednictvím asymetrie

Zvláštní aspekt tohoto robota spočívá v jeho designu. Na rozdíl od jeho symetrického předchůdce, nová verze se skládá ze dvou různých polovin. Jedna část se táhne v přímé linii připomínající zkroucenou pásku, zatímco druhá část připomíná těsně vinutou pásku spirálovitě se podobající schodišti.

Tato odchylka v designu vede k tomu, že jeden konec robota vyvíjí větší sílu než druhý, což způsobuje nelineární pohyb. Yao Zhao, první autor studie a postdoktorandský výzkumník na NC State, vysvětluje princip: “Představte si plastový pohár s širším ústím než dnem. Když ho otočíte, nepohybuje se po přímé trajektorii, ale obloukovitě se pohybuje po povrchu. To je efekt jeho asymetrického designu.”

Zhao dále vysvětluje, “Koncept našeho nového robota je fairly jednoduchý: díky jeho asymetrickému designu se otočí autonomně bez potřeby kontaktu s objektem. Takže, zatímco může stále měnit směr při kontaktu s objektem – vlastnost, která mu umožňuje projet se skrz bludiště – nemůže zůstat uvězněn mezi paralelními bariérami. Jeho obloukový pohyb mu umožňuje účinně se vyhnout.”

Testy na tomto robotovi prokázaly jeho schopnost projet se skrz složitá bludiště, dokonce i ta s pohyblivými stěnami. Dojmem je, že může projít skrz mezery menší než jeho vlastní velikost. Tyto testy byly provedeny na různých typech povrchů, jako jsou kovové povrchy a písek.

Tato průlomová práce představuje inovativní perspektivu pro design soft robotů. Jak Yin říká, “Tato práce je dalším krokem vpřed v pomoci nám vyvinout inovativní přístupy k designu soft robotů — zejména pro aplikace, kde soft roboti mohou využít environmentální tepelnou energii.”

Jak se svět robotiky rozrůstá, potenciál takových “bezmozek” soft robotů v reálných aplikacích se zdá být neomezený.