रोबोटिक्स और भौतिक एआई
वैज्ञानिकों ने ऊर्जा-कुशल बर्डबॉट का निर्माण किया
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मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम्स (MPI-IS) में वैज्ञानिकों की एक टीम ने अलेक्जेंडर बाद्री-स्प्रोविट्ज़ के नेतृत्व में एक रोबोट पैर बनाया है जो उड़ने में असमर्थ पक्षियों के प्राकृतिक मॉडल पर आधारित है। नए बर्डबॉट में अन्य मशीनों की तुलना में कम मोटर्स हैं और सैद्धांतिक रूप से यह बड़े आकार में स्केल किया जा सकता है।
बाद्री-स्प्रोविट्ज़ डायनेमिक लोकोमोशन ग्रुप का नेतृत्व करते हैं, जो जीवविज्ञान और रोबोटिक्स के क्षेत्रों में क्रॉसओवर काम करता है। टीम में अल्बोर्ज़ आगमालेकी सर्वेस्तानी, बाद्री-स्प्रोविट्ज़ के डॉक्टरेट छात्र; मेटिन सिट्टी, रोबोटिक्स और एमपीआई-आईएस में एक निदेशक; और मोनिका ए डेली, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में जीवविज्ञान की प्रोफेसर शामिल हैं।
इस शोध को साइंस रोबोटिक्स पत्रिका में प्रकाशित किया गया है।
प्राकृतिक पक्षियों की ओर देखते हुए
पक्षी स्विंग चरण में अपने पैरों को पीछे की ओर मोड़ने की एक गति पर निर्भर करते हैं, और टीम ने इस आंदोलन को एक यांत्रिक जोड़ के लिए जिम्मेदार ठहराया।
“यह तंत्रिका तंत्र नहीं है, यह कोई विद्युत आवेग नहीं है, यह मांसपेशियों की गतिविधि नहीं है,” बाद्री-स्प्रोविट्ज़ कहते हैं। “हमने एक नए कार्य का अनुमान लगाया है जो पैर-पैर जोड़ के माध्यम से एक मांसपेशियों और टेंडन के नेटवर्क के माध्यम से होता है जो कई जोड़ों में फैला हुआ है। ये बहु-जोड़ मांसपेशियों-टेंडन समन्वय स्विंग चरण में पैर के मोड़ को समन्वयित करते हैं। हमारे रोबोट में, हमने पैर और पैर में जोड़े गए यांत्रिकी को लागू किया है, जो ऊर्जा-कुशल और मजबूत रोबोट चलने की अनुमति देता है। हमारे परिणाम इस तंत्र को एक रोबोट में प्रदर्शित करते हैं जो हमें विश्वास दिलाते हैं कि समान दक्षता लाभ पक्षियों के लिए भी सच हो सकते हैं,” वे समझाते हैं।
टीम ने अपने अनुमान का परीक्षण करने के लिए एक रोबोट पैर बनाया जो एक उड़ने में असमर्थ पक्षी के पैर के समान है। कृत्रिम पक्षी पैर का निर्माण किसी मोटर के बिना किया गया था। इसके बजाय, यह एक जोड़ पर निर्भर करता था जो एक स्प्रिंग और केबल तंत्र से सुसज्जित था। शोधकर्ताओं ने तब केबल और पुली का उपयोग करके पैर को पैर के जोड़ों से यांत्रिक रूप से जोड़ा। प्रत्येक पैर में एक कूल्हे के जोड़ मोटर होता है, जो पैर को आगे और पीछे घुमाने के लिए जिम्मेदार होता है, और एक छोटा मोटर जो घुटने को मोड़कर पैर को ऊपर खींचता है।
बर्डबॉट का परीक्षण एक ट्रेडमिल पर किया गया था क्योंकि टीम ने इसके भोजन को मोड़ते और खोलते हुए देखा।
“पैर और पैर के जोड़ को स्टांस चरण में अभिनय की आवश्यकता नहीं है,” आगमालेकी सर्वेस्तानी कहते हैं।
“स्प्रिंग्स इन जोड़ों को शक्ति प्रदान करते हैं, और बहु-जोड़ स्प्रिंग-टेंडन तंत्र जोड़ की गति को समन्वयित करता है। जब पैर को स्विंग चरण में खींचा जाता है, तो पैर पैर के स्प्रिंग – या मांसपेशियों-टेंडन स्प्रिंग, जैसा कि हमें लगता है कि जानवरों में होता है – को डिसेंगेज करता है,” बाद्री-स्प्रोविट्ज़ जारी रखते हैं।
खड़े होने पर शून्य ऊर्जा
रोबोट पैर खड़े होने पर शून्य ऊर्जा का उपयोग करता है, जिसका अर्थ है कि यह अपने पूर्ववर्ती की तुलना में केवल एक चौथाई ऊर्जा की आवश्यकता है।
जब रोबोट दौड़ रहा होता है, तो पैर प्रत्येक पैर स्विंग के साथ पैर के स्प्रिंग को डिसेंगेज करता है। डिसेंगेज करने के लिए, बड़े पैर की गति केबल को ढीला करती है जबकि शेष पैर के जोड़ ढीले ढंग से स्विंग होते हैं। यह खड़े होने और पैर के स्विंग के बीच एक स्थिति परिवर्तन बनाता है, जो आमतौर पर रोबोट को एक जोड़ पर एक मोटर द्वारा प्रदान किया जाता है। एक सेंसर भी आमतौर पर एक सिग्नल भेजता है एक नियंत्रक को जो रोबोट के मोटर्स को चालू और बंद करता है।
“पहले, मोटर्स को यह देखने के लिए स्विच किया जाता था कि पैर स्विंग चरण में था या स्टांस चरण में। अब पैर चलने वाली मशीन में यह कार्य करता है, यांत्रिक रूप से स्टांस और स्विंग के बीच स्विच करता है। हमें केवल एक मोटर की आवश्यकता है कूल्हे के जोड़ पर और एक मोटर की आवश्यकता है घुटने को मोड़ने के लिए स्विंग चरण में। हम पैर के स्प्रिंग को जोड़ने और डिसेंगेज करने को बर्ड-इंस्पायर्ड मैकेनिक्स पर छोड़ देते हैं। यह मजबूत, तेज और ऊर्जा-कुशल है,” बाद्री-स्प्रोविट्ज़ कहते हैं।
बर्डबॉट एक भौतिक मॉडल है जो प्रकृति में पक्षियों की कई अद्भुत तंत्र को प्रदर्शित करता है, जैसे कि वे तेजी से कार्य कर सकते हैं बिना सोचे। यदि जमीन में एक बंप है, तो बर्डबॉट का पैर यांत्रिक रूप से स्विच करता है और किसी भी समय विलंब के बिना। प्रकृति में पक्षियों की तरह, रोबोट में उच्च लोकोमोशन लचीलापन है।
यह नया शोध मीटर-उच्च पैरों के परिणामस्वरूप हो सकता है जो कई टन वजन वाले रोबोट को ले जाने के लिए लागू किया जा सकता है, सभी कम शक्ति इनपुट के साथ। बर्डबॉट का निर्माण जीवविज्ञान में नए गहरे अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जिससे क्षेत्र में प्रगति हो सकती है।
