“Aivojamaton” pehmeä robotti navigoi monimutkaisissa ympäristöissä robotiikan läpimurrossa

Robotiikan kehittyvällä alalla tutkijat ovat esittäneet uuden läpimurron: pehmeän robotin, joka ei tarvitse ihmisen tai tietokoneen ohjausta navigoidakseen jopa monimutkaisissa ympäristöissä. Tämä uusi keksintö perustuu aiempaan työhön, jossa pehmeä robotti osoitti perustason navigointitaitoja yksinkertaisissa sokkelissa.

Fyysinen älykkyys navigoinnissa

Jie Yin, tutkimuksen vastaava tekijä ja Pohjois-Carolinan osavaltion yliopiston mekaniikan ja ilmailutekniikan apulaisprofessori, valottaa tämän edistysaskeleesta:

“Aikaisemmassa työssämme osoitimme, että pehmeä robotti kykeni kiertämään ja kääntymään tiensä läpi hyvin yksinkertaisen esteiden radan. Kuitenkin se ei voinut kääntyä, ellei se kohtaisi esteitä. Tämä rajoitus tarkoitti, että robotti saattoi joskus jumiutua, pomppien edestakaisin rinnakkaisesti olevien esteiden välillä.”

Hän lisäsi, “Olemme kehittäneet uuden pehmeän robotin, joka pystyy kääntymään omin avuin, mahdollistaen sen kulkeutumisen kiemurtelevien sokkelien läpi, jopa kiertäen liikkuvia esteitä. Kaikki tämä saavutetaan käyttämällä fyysistä älykkyyttä, eikä se riipu tietokoneen ohjauksesta.”

“Fyysinen älykkyys” tarkoittaa dynaamisten objektien, kuten pehmeiden robotien, intrinsic behavioria, joka määritellään niiden rakenteellisella suunnittelulla ja materiaaleilla, eikä ulkoisella ihmisen tai tietokoneen väliintulolla.

Tämä uusi sukupolvi pehmeitä roboteja käyttää nauhamaisia neste-krystallielastomeerejä. Kun ne asetetaan pinnalle, joka on lämpimämpi kuin ympäröivä ilma, erityisesti yli 55 asteen celsius (131 asteen fahrenheit), nauha, joka on kosketuksissa pinnan kanssa, supistuu, kun taas paljastunut osa säilyy muuttumattomana. Tämä epäsymmetria laukaisee rullaavan liikkeen, joka kiihtyy pinnan lämpötilan mukaan.

Innovaatio epäsymmetrian kautta

Tämän robotin erottuva piirre on sen suunnittelu. Sen edeltäjän sijasta, joka on symmetrinen, uusi versio koostuu kahdesta erilaisesta puoliskosta. Toinen segmentti ulottuu suorana linjana, joka muistuttaa kietoutunutta nauhaa, kun taas toinen heijastaa tiiviisti kierrettyä nauhaa, joka kiemurtelee kuin portaita.

Tämä suunnittelun poikkeama johtaa siihen, että toinen robotin pää osallistuu enemmän voimaa kuin toinen, aiheuttaen epälineaarisia liikkeitä. Yao Zhao, tutkimuksen ensimmäinen tekijä ja post doc -tutkija NC Statessa, selittää periaatetta: “Ajattele muovikuppia, jolla on laajempi suu kuin pohja. Kun sinä rullaat sitä, se ei seuraa suoraa reittiä, vaan kaartuu pinnan yli. Se on epäsymmetrisen suunnittelun vaikutus.”

Zhao jatkaa, “Uuden robotin konsepti on melko yksinkertainen: epäsymmetrisen suunnittelun ansiosta se kääntyy autonomisesti ilman objektin kosketusta. Niinpä, vaikka se voi edelleen muuttaa reittiään kohtaamalla objektin – ominaisuus, joka mahdollistaa sokkelien navigoinnin – se ei voi jumiutua rinnakkaisiin esteisiin. Sen kaareva liike mahdollistaa sen tehokkaan vapautumisen.”

Tässä robotissa suoritetut testit osoittivat sen kyvyn manöuvroida monimutkaisissa sokkelissa, jopa sellaisissa, joissa seinät liikkuvat. Vaikuttavasti, se pystyi pääsemään aukkojen läpi, jotka olivat pienempiä kuin sen oma koko. Nämä testit suoritettiin erilaisilla pinnoilla, kuten metallipinnoilla ja hiekkapinnoilla.

Tämä uraauurtava työ esittää innovaation näkökulman pehmeiden robotien suunnitteluun. Niin kuin Yin toteaa, “Tämä työ on askel eteenpäin auttaaksemme kehittämään innovatiivisia lähestymistapoja pehmeiden robotien suunnitteluun – erityisesti sovelluksiin, joissa pehmeät robotit voivat hyödyntää ympäristön lämpöenergiaa.”

Robotiikan maailman kasvaessa, tällaisen “aivojamattoman” pehmeän robotin potentiaali käytännön sovelluksissa näyttää rajattomalta.