Στραβωμένα Ρομπότ Πλοηγούνται Μέσα σε Συμπλέγματα Λαβυρίνθων Χωρίς Ανθρώπους ή Λογισμικό

Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια έχουν αναπτύξει μαλακά ρομπότ που μπορούν να πλοηγηθούν σε σύνθετα περιβάλλοντα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση ή υπολογιστικό λογισμικό.

Το έγγραφο με τίτλο «Στρέφοντας για Μαλακό Ευφυές Αυτόνομο Ρομπότ σε Ανεστραμμένα Περιβάλλοντα» δημοσιεύθηκε στοΠρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Αποδεικνύοντας Φυσική Νοημοσύνη

Ο Jie Yin είναι ο συγγραφέας της έρευνας και αναπληρωτής καθηγητής μηχανικής και αεροδιαστημικής στο NC State.

«Αυτά τα μαλακά ρομπότ αποδεικνύουν μια έννοια που ονομάζεται ‘φυσική νοημοσύνη’, που σημαίνει ότι ο σχεδιασμός της δομής και τα έξυπνα υλικά είναι αυτά που επιτρέπουν στο μαλακό ρομπότ να πλοηγηθεί σε διάφορες καταστάσεις, αντί της υπολογιστικής νοημοσύνης», λέει ο Yin.

Τα μαλακά ρομπότ κατασκευάστηκαν με ελαστομερή κρυσταλλικά υγρά σε σχήμα στραβωμένου λенты. Όταν η λента τοποθετείται σε μια επιφάνεια που είναι τουλάχιστον 55 βαθμοί Κελσίου, το τμήμα της λенты που αγγίζει την επιφάνεια συστέλλεται. Ταυτόχρονα, το τμήμα της λенты που εκτίθεται στον αέρα παραμένει το ίδιο. Αυτό οδηγεί σε μια κίνηση κυλίσματος και καθώς η επιφάνεια γίνεται θερμότερη, το ρομπότ κυλίζει πιο γρήγορα.

«Αυτό έχει γίνει πριν με λείες ράβδους, αλλά αυτό το σχήμα έχει ένα μειονέκτημα — όταν συναντά ένα αντικείμενο, απλώς περιστρέφεται στην ίδια θέση», λέει ο Yin. «Το μαλακό ρομπότ που έχουμε κατασκευάσει σε σχήμα στραβωμένης λенты είναι ικανό να διαπραγματεύεται αυτά τα εμπόδια χωρίς ανθρώπινη ή υπολογιστική παρέμβαση.»

Επιτυγχάνοντας Πλοήγηση Χωρίς Λογισμικό

Το ρομπότ μπορεί να το επιτύχει με δύο τρόπους. Όταν ένα άκρο της λенты συναντά ένα αντικείμενο, περιστρέφεται ελαφρά για να πλοηγηθεί γύρω από το εμπόδιο. Όταν το κεντρικό τμήμα του ρομπότ συναντά ένα αντικείμενο, «σπάει», που είναι μια ταχεία απελευθέρωση της αποθηκευμένης ενέργειας παραμόρφωσης που προκαλεί την λента να πηδήξει ελαφρά και να επαναπροσαρμοστεί πριν από την προσγείωση. Η λента είναι ικανή να σπάσει περισσότερες από μία φορές πριν βρει τη σωστή προσανατολισμό που της επιτρέπει να πλοηγηθεί το εμπόδιο.

«Σε αυτό το σημείο, είναι πολύ παρόμοιο με τα ρομποτικά χαλιά που πολλοί άνθρωποι χρησιμοποιούν στα σπίτια τους», λέει ο Yin. «Εξαιρεί το ότι το μαλακό ρομπότ που έχουμε δημιουργήσει αντλεί ενέργεια από το περιβάλλον και λειτουργεί χωρίς κανένα υπολογιστικό πρόγραμμα.»

Ο Yao Zhao είναι ο πρώτος συγγραφέας του εγγράφου και μεταδιδάκτωρ ερευνητής στο NC State.

«Οι δύο ενέργειες, περιστροφή και σπάσιμο, που επιτρέπουν στο ρομπότ να πλοηγηθεί τα εμπόδια λειτουργούν σε μια κλίση», λέει ο Zhao. «Το πιο ισχυρό σπάσιμο συμβαίνει αν ένα αντικείμενο αγγίξει το κέντρο της λенты. Αλλά η λента θα σπάσει ακόμη και αν ένα αντικείμενο αγγίξει τη λента μακριά από το κέντρο, είναι απλώς λιγότερο ισχυρό. Και όσο πιο μακριά είστε από το κέντρο, τόσο λιγότερο εξέχον το σπάσιμο, μέχρι να φτάσετε στο τελευταίο πέμπτο του μήκους της λенты, που δεν παράγει σπάσιμο.»

Η ομάδα των ερευνητών πραγματοποίησε πολλαπλά πειράματα που δείχνουν πώς το ρομπότ σε σχήμα λенты μπορεί να πλοηγηθεί σε διάφορα περιβάλλοντα λαβυρίνθων. Επίσης, απέδειξαν ότι τα μαλακά ρομπότ θα λειτουργούσαν αποτελεσματικά σε περιβάλλοντα ερήμων,既然 μπορούν να ανεβαίνουν και να κατεβαίνουν σε λόφους με χαλαρό άμμο.

«Αυτό είναι ενδιαφέρον και διασκεδαστικό να το δεις, αλλά πιο σημαντικά, παρέχει νέες γνώσεις για το πώς μπορούμε να σχεδιάσουμε μαλακά ρομπότ που είναι ικανά να αντλούν θερμική ενέργεια από φυσικά περιβάλλοντα και να πλοηγούνται αυτόνομα σε σύνθετα, ανεστραμμένα περιβάλλοντα όπως οι δρόμοι και οι άγριες έρημοι», λέει ο Yin.

Το έγγραφο ήταν επίσης συν-συγγραφέας από τους φοιτητές του NC State Yinding Chi, Yaoye Hong και Yanbin Li, καθώς και από τον Shu Yang, ο οποίος είναι ο Joseph Bordogna Καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια.