Forskere skaber blød robot, der kan ændre form og bevæge sig

En af udfordringerne ved blød robotik er, at de fleste af dem skal være tilkoblet en luftkompressor eller være plugget ind i en væg. Forskere fra Stanford har forsøgt at overvinde denne udfordring.

Nathan Usevitch er en ph.d.-studerende i mekanisk ingeniørvidenskab på Stanford.

“En væsentlig begrænsning af de fleste bløde robotter er, at de skal være tilkoblet en tung luftkompressor eller være plugget ind i en væg, hvilket forhindrer dem i at bevæge sig,” sagde Usevitch. “Så vi tænkte: Hvad nu, hvis vi beholdt samme mængde luft inden i robotten hele tiden?”

Holdet var i stand til at udvikle en menneskestørrelses blød robot, der kan ændre form. Ved at gøre dette kan den bløde robot låse og håndtere objekter, og den kan rulle i kontrollerbare retninger.

Forskningen blev offentliggjort i Science Robotics den 18. marts.

“Den afslappede beskrivelse af denne robot, som jeg giver til mennesker, er Baymax fra filmen Big Hero 6 blandet med Transformers. Altså en blød, menneskesikker robot blandet med robotter, der kan ændre form dramatisk,” sagde Usevitch.

Enkel version

Denne bløde robot blev udviklet ved at kombinere tre forskellige typer robotter. Den enkle version af holdets opfindelse kaldes en “isoperimetriske robot”, da formen ændres, mens den totale længde af kanten og mængden af luft indeholdes forbliver den samme.

Den isoperimetriske robot blev udviklet ud fra bløde robotter, truss-robotter og kollektive robotter. Hver kategori af robotik bragte en anden fordel med: bløde robotter er lette og fleksible, truss-robotter kan ændre form, og kollektive robotter er små og samarbejder.

Sean Follmer er adjunkt i mekanisk ingeniørvidenskab og medseniorforfatter af artiklen.

“Vi manipulerer grundlæggende en blød struktur med traditionelle motorer,” sagde Follmer. “Det giver en rigtig interessant klasse af robotter, der kombinerer mange af fordelene ved bløde robotter med al den viden, vi har om mere klassiske robotter.”

Kompleks version

Holdet udviklede også en mere kompleks version af robotten ved at tilkoble flere trekanter. De var i stand til at koordinere bevægelserne af de forskellige motorer, hvilket tillod robotten at udføre ønskede adfærd, såsom at samle en bold op.

Elliot Hawkes er adjunkt i mekanisk ingeniørvidenskab på University of California, Santa Barbara og medseniorforfatter af artiklen.

“En nøgleforståelse, vi udviklede, var, at for at skabe bevægelse med en stor, blød pneumatiske robot, behøver man ikke nødvendigvis at pumpe luft ind og ud,” sagde Hawkes. “Man kan bruge den luft, man allerede har, og blot flytte den rundt med disse simple motorer; denne metode er mere effektiv og lader vores robot bevæge sig meget hurtigere.”

http://www.youtube.com/watch?time_continue=6&v=XqgbLb8m77U&feature=emb_title

Rumeksploration

Ifølge Zachary Hammond, en ph.d.-studerende i mekanisk ingeniørvidenskab på Stanford og medforfatter af artiklen, er en af de mulige anvendelser af denne bløde robot rumeksploration.

“Denne robot kunne være rigtig nyttig til rumeksploration – især fordi den kan transporteres i en lille pakke og derefter operere uden ledning, når den er inflateret,” sagde Hammond. “På en anden planet kunne den bruge sin formændringsfunktion til at bevæge sig gennem komplicerede miljøer, presse sig gennem små åbninger og sprede sig over forhindringer.”

Forskerne er nu i gang med at afprøve forskellige former, og de vil teste robotten i vand.

Allison Okamura er professor i mekanisk ingeniørvidenskab og medforfatter af artiklen.

“Denne forskning fremhæver kraften af at tænke på, hvordan man kan designe og bygge robotter på nye måder,” sagde Okamura. “Kreativiteten i robotdesign udvides med denne type system, og det er noget, vi gerne vil opmuntre i robotfeltet.”