“Ανόητος” Μαλακός Ρομπότ Πλοηγείται Σύνθετα Περιβάλλοντα σε Βραχυκύκλωμα Ρομποτικής

Στο εξελισσόμενο πεδίο της ρομποτικής, μια νέα επέκταση έχει εισαχθεί από ερευνητές: ένας μαλακός ρομπότ που δεν απαιτεί ανθρώπινη ή υπολογιστική διεύθυνση για να πλοηγηθεί ακόμη και σε σύνθετα περιβάλλοντα. Αυτή η νέα εφεύρεση βασίζεται σε προηγούμενη εργασία όπου ένας μαλακός ρομπότ απέδειξε βασικές πλοηγικές ικανότητες σε απλούστερους λαβυρίνθους.

Εξαγωγή Φυσικής Νοημοσύνης για Πλοήγηση

Ο Jie Yin, ο συγγραφέας της μελέτης και αναπληρωτής καθηγητής μηχανικής και αεροδιαστημικής στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, έδωσε φως σε αυτή την πρόοδο:

“Στην προηγούμενη εργασία μας, απέδειξαμε ότι ο μαλακός ρομπότ μας ήταν σε θέση να στρέψει και να στρέψει τον εαυτό του μέσα από einen πολύ απλό διαδρομή εμποδίων. Ωστόσο, δεν ήταν σε θέση να στρέψει τον εαυτό του εκτός αν συναντούσε ένα εμπόδιο. Αυτό το όριο σήμαινε ότι ο ρομπότ θα μπορούσε να παγιδευτεί, αναπηδώντας μπρος και πίσω μεταξύ παράλληλων εμποδίων.”

Προσθέτει, “Έχουμε αναπτύξει einen νέο μαλακό ρομπότ που είναι ικανό να στρέψει τον εαυτό του, επιτρέποντάς του να διασχίσει στριφτά λαβυρίνθους, ακόμη και να στριφτεί γύρω από κινούμενα εμπόδια. Όλα αυτά επιτυγχάνονται χρησιμοποιώντας φυσική νοημοσύνη, όχι εξαρτώμενη από την καθοδήγηση ενός υπολογιστή.”

Ο όρος “φυσική νοημοσύνη” υποδηλώνει την εγγενή συμπεριφορά δυναμικών αντικειμένων, όπως μαλακοί ρομπότ, που ορίζονται από το δομικό σχέδιό τους και τα υλικά, και όχι από εξωτερική ανθρώπινη ή υπολογιστική παρέμβαση.

Αυτή η νέα γενιά μαλακών ρομπότ χρησιμοποιεί ριμπόν-όμοια υλικά κρυστάλλου ελαστομερών. Όταν τοποθετούνται σε μια επιφάνεια θερμότερη από τον περιβάλλοντα αέρα, συγκεκριμένα πάνω από 55 βαθμούς Κελσίου (131 βαθμούς Φαρενάιτ), το ριμπόν που έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια συστέλλεται, ενώ το εκτεθειμένο μέρος παραμένει αμετάβλητο. Αυτή η διαφορά προκαλεί μια κυλιστική κίνηση, η οποία επιταχύνεται με τη θερμοκρασία της επιφάνειας.

Νοημοσύνη Μέσω Ασυμμετρίας

Το διακριτό χαρακτηριστικό αυτού του ρομπότ βρίσκεται στο σχέδιό του. Σε αντίθεση με τον προηγούμενο συμμετρικό του, η νέα έκδοση αποτελείται από δύο διαφορετικά μισά. Το ένα τμήμα εκτείνεται σε μια ευθεία γραμμή που μοιάζει με ένα στριφτό ριμπόν, ενώ το άλλο αντανακλά ένα σφιχτά τυλιγμένο ριμπόν που στριφτεί σαν μια σκάλα.

Αυτή η απόκλιση στο σχέδιο οδηγεί σε ένα άκρο του ρομπότ να ασκεί μεγαλύτερη δύναμη από το άλλο, προκαλώντας μια μη γραμμική κίνηση. Ο Yao Zhao, ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας και μεταδιδάκτωρ ερευνητής στο NC State, εξηγεί την αρχή: “Σκεφτείτε ένα πλαστικό ποτήρι με ένα ευρύτερο στόμιο από τη βάση του. Όταν το κυλήσετε, δεν ακολουθεί μια ευθεία τροχιά αλλά καμπυλώνει πάνω σε μια επιφάνεια. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του ασύμμετρου σχεδίου του.”

Ο Zhao εξηγεί περαιτέρω, “Η концепция πίσω από το νέο μας ρομπότ είναι αρκετά απλή: λόγω του ασύμμετρου σχεδίου του, στρέφεται αυτόνομα χωρίς να χρειάζεται επαφή με αντικείμενο. Έτσι, ενώ μπορεί ακόμη να ανακατευθύνει τη διαδρομή του όταν συναντά ένα αντικείμενο – ένα χαρακτηριστικό που του επιτρέπει να διασχίσει λαβυρίνθους – δεν μπορεί να παγιδευτεί μεταξύ παράλληλων εμποδίων. Η καμπυλωτή κίνησή του του επιτρέπει να βγει αποτελεσματικά.”

Δοκιμές σε αυτό το ρομπότ έδειξαν την ικανότητά του να πλοηγηθεί μέσα από σύνθετους λαβυρίνθους, ακόμη και αυτούς με μεταβαλλόμενους τοίχους. Εντυπωσιακά, μπορούσε να περάσει μέσα από κενά μικρότερα από το μέγεθός του. Αυτές οι δοκιμές διεξήχθησαν σε διάφορες επιφάνειες όπως μεταλλικές επιφάνειες και άμμος.

Αυτή η πρωτοποριακή εργασία εισάγει μια καινοτόμο προοπτική στα σχέδια μαλακών ρομπότ. Όπως λέει ο Yin, “Αυτή η εργασία είναι ένα άλλο βήμα προς την ανάπτυξη καινοτόμων προσεγγίσεων για το σχέδιο μαλακών ρομπότ — ειδικά για εφαρμογές όπου τα μαλακά ρομπότ μπορούν να εκμεταλλευτούν την περιβαλλοντική θερμική ενέργεια.”

Καθώς ο κόσμος της ρομποτικής μεγαλώνει, το потенциάλ των τέτοιων “ανόητων” μαλακών ρομπότ σε πραγματικές εφαρμογές φαίνεται απεριόριστο.