Flexibler Roboter “wächst” wie eine Pflanze

Ingenieure vom MIT haben einen Roboter entwickelt, der eine kettenartige Extremität ausstrecken kann. Dies macht den Roboter extrem flexibel, und er kann sich in verschiedenen Konfigurationen anpassen. Gleichzeitig ist er stark genug, um schweres Gewicht zu tragen oder Drehmoment anzuwenden, was ihn in der Lage versetzt, Teile in kleinen Räumen zusammenzubauen. Nachdem der Roboter seine Aufgaben abgeschlossen hat, kann er die Extremität zurückziehen und sie erneut mit einer anderen Länge und Form ausstrecken.

Dieser neu entwickelte Roboter kann in Bereichen wie Lagerhäusern einen Unterschied machen, in denen die meisten Roboter nicht in der Lage sind, sich in enge Räume zu begeben. Der neue pflanzenähnliche Roboter kann verwendet werden, um Produkte am hinteren Ende eines Regals zu greifen, und er kann sogar um die Teile eines Auto-Motors herummanövrieren, um eine Öl-Kappe zu lösen.

Das Design wurde von Pflanzen und der Art und Weise, wie sie wachsen, inspiriert. Bei diesem Prozess werden Nährstoffe zum Wachstumspunkt der Pflanze transportiert, wo sie in festes Material umgewandelt werden, das allmählich einen tragfähigen Stengel produziert.

Der pflanzenähnliche Roboter hat einen “Wachstumspunkt” oder Getriebe, das eine lose Kette von ineinander greifenden Blöcken in die Box zieht. Sobald sie dort sind, verbinden Zahnräder die Ketteneinheiten und geben die Kette frei, Einheit für Einheit, bis sie eine starre Extremität bildet.

Team der Ingenieure

Der neue Roboter wurde diese Woche auf der IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) in Macau vorgestellt. In Zukunft möchten die Ingenieure Greifer, Kameras und Sensoren hinzufügen, die auf das Getriebe montiert werden können. Dies würde es dem Roboter ermöglichen, eine lose Schraube zu festziehen, nachdem er sich durch ein Flugzeug-Triebwerk gearbeitet hat. Er könnte auch ein Produkt abrufen, ohne etwas in der Nähe zu stören.

Harry Asada ist Professor für Maschinenbau am MIT.

“Denken Sie daran, das Öl in Ihrem Auto zu wechseln”, sagt Asada. “Nachdem Sie die Motorhaube geöffnet haben, müssen Sie flexibel genug sein, um scharfe Kurven zu machen, links und rechts, um zum Ölfilter zu gelangen, und dann müssen Sie stark genug sein, um den Ölfilter-Deckel zu entfernen.”

Tongxi Yan ist ein ehemaliger Doktorand in Asadas Labor und leitete die Arbeit.

“Jetzt haben wir einen Roboter, der solche Aufgaben potenziell ausführen kann”, sagt er. “Er kann wachsen, sich zurückziehen und erneut wachsen, um sich an seine Umgebung anzupassen.”

Das Team der Ingenieure bestand auch aus dem MIT-Doktoranden Emily Kamienski und dem Gastwissenschaftler Seiichi Teshigawara.

Pflanzenähnlicher Roboter

Nachdem die verschiedenen Aspekte des Pflanzenwachstums definiert worden waren, suchte das Team nach einer Möglichkeit, dies in einen Roboter umzusetzen.

“Die Verwirklichung des Roboters ist völlig anders als eine echte Pflanze, aber er zeigt die gleiche Art von Funktionalität auf einer bestimmten abstrakten Ebene”, sagt Asada.

Das Getriebe wurde so konzipiert, dass es den “Wachstumspunkt” des Roboters darstellt, der dem Knospen einer Pflanze entspricht. Dort fließen die meisten Nährstoffe zum Wachstumspunkt, und die Spitze baut einen starren Stengel auf. Die Box besteht aus einem System von Zahnrädern und Motoren, die ein fluidisiertes Material anziehen. Bei diesem Roboter handelt es sich um eine Folge von 3-D-gedruckten Plastik-Einheiten, die miteinander verbunden sind.

Der Roboter kann so programmiert werden, dass er wählt, welche Einheiten zu verbinden und welche zu lösen sind. Dies ermöglicht es ihm, bestimmte Formen zu bilden und “zu wachsen” in bestimmten Richtungen.

“Er kann an verschiedenen Stellen verriegelt werden, um in verschiedenen Wegen gebogen zu werden und eine breite Palette von Bewegungen auszuführen”, sagt Yan.

Die Kette kann ein Gewicht von einem Pfund tragen, wenn sie verriegelt und starr ist. Wenn ein Greifer angebracht würde, glauben die Forscher, dass er lang genug wachsen könnte, um durch einen engen Raum zu manövrieren und Aufgaben wie das Lösen einer Kappe auszuführen.