“Hjerneløs” Soft Robot Navigerer Komplekse Miljøer i Gennembrud i Robotteknologi

I det udviklende felt af robotteknologi er der blevet introduceret et nyt gennembrud af forskere: en soft robot, der ikke kræver menneskelig eller computerstyring for at navigere i komplekse miljøer. Denne nye opfindelse bygger på tidligere arbejde, hvor en soft robot viste grundlæggende navigationsfærdigheder i simple labyrinter.

Udnyttelse af Fysisk Intelligens til Navigation

Jie Yin, co-corresponding forfatter af studiet og associate professor i mekanisk og rumfartsingeniørvidenskab ved North Carolina State University, kaster lys over denne fremgang:

“I vores tidligere arbejde demonstrerede vi, at vores soft robot kunne dreje og vende sig vej gennem en meget simpel hindringsbane. Men den kunne ikke dreje, medmindre den mødte et hindringsforløb. Denne begrænsning betød, at robotten kunne blive fanget, ogbounce frem og tilbage mellem parallelle hindringer.”

Han tilføjede, “Vi har udviklet en ny soft robot, der kan dreje på egen hånd, hvilket giver den mulighed for at navigere gennem snoede labyrinter, endda undgående flyttende hindringer. Alt dette opnås ved hjælp af fysisk intelligens, ikke afhængigt af computerstyring.”

Begrebet “fysisk intelligens” betegner den indre opførsel af dynamiske objekter, såsom soft robotter, defineret af deres strukturdesign og materialer, snarere end ydre menneskelig eller computerintervention.

Denne nye type soft robotter anvender båndlignende flydende krystallers elastomerer. Når de placeres på en overflade, der er varmere end den omgivende luft, specifikt over 55 grader Celsius (131 grader Fahrenheit), kontraherer båndet i kontakt med overfladen, mens den udsatte del forbliver uændret. Denne diskrepanse udløser en rullende bevægelse, der accelererer med overfladens temperatur.

Innovation Gennem Asymmetri

Det karakteristiske aspekt af denne robot ligger i dets design. I modsætning til dens symmetriske forgænger består den nye version af to forskellige halvdele. Den ene del strækker sig i en lige linje, lignende et snoet bånd, mens den anden spejler et tæt snoet bånd, der snoer sig som en trappe.

Dette designafvigelse fører til, at den ene ende af robotten udøver mere kraft end den anden, hvilket udløser en ikke-lineær bevægelse. Yao Zhao, artiklens første forfatter og en postdoc-forsker ved NC State, forklarer principperne: “Tænk på en plastik kop med en bredere mund end dens base. Når du ruller den, følger den ikke en lige bane, men buer over en overflade. Det er effekten af dets asymmetriske design.”

Zhao forklarer yderligere, “Konceptet bag vores nye robot er ret enkelt: på grund af dets asymmetriske design, drejer det autonomt uden at kræve genstands kontakt. Så selvom det kan omdirigere sin bane, når det møder et objekt – en egenskab, der giver det mulighed for at navigere gennem labyrinter – kan det ikke blive fanget mellem parallelle barrierer. Dets buende bevægelse giver det mulighed for at slippe ud.”

Test af denne robot viste dens evne til at manøvrere gennem komplekse labyrinter, endda med flyttende vægge. Imponerende kunne den presse sig gennem åbninger, der var mindre end dens egen størrelse. Disse test blev udført på forskellige underlag, såsom metalskiver og sand.

Dette banebrydende arbejde introducerer en innovativ perspektiv på soft robot-design. Som Yin siger, “Dette arbejde er endnu et skridt fremad i udviklingen af innovative tilgange til soft robot-design — især til anvendelser, hvor soft robotter kan udnytte miljøets varmeenergi.”

Som robotverdenen vokser, ser potentialet for sådanne “hjerneløse” soft robotter i virkelige anvendelser ud til at være begrænsningsløst.