Az „agy nélküli” puha robot bonyolult környezetekben navigál a robotika áttörésében

A robotika fejlődő területén egy újszerű áttörést vezettek be a kutatók: egy puha robotot, amely nem igényel emberi vagy számítógépes irányítást még bonyolult környezetben sem. Ez az új találmány a korábbi munkákra épül, ahol egy puha robot egyszerűbb útvesztőben mutatta be az alapvető navigációs készségeket.

A fizikai intelligencia hasznosítása a navigációhoz

Jie Yin, a társ-levelező szerzője tanulmány és az Észak-Karolinai Állami Egyetem gépész- és repülőgépmérnöki docense rávilágított erre az előrelépésre:

„Korábbi munkánkban bemutattuk, hogy puha robotunk képes csavarodni-kanyarodni egy nagyon egyszerű akadálypályán. Azonban nem tudott megfordulni, hacsak nem ütközött akadályba. Ez a korlátozás azt jelentette, hogy a robot néha csapdába eshet, és ide-oda ugrálhat a párhuzamos akadályok között.

Hozzátette: „Kifejlesztettünk egy új puha robotot, amely képes önállóan is fordulni, és lehetővé teszi, hogy kanyargós útvesztőkön áthaladjon, még a mozgó akadályokat is megkerülje. Mindezt fizikai intelligencia segítségével érik el, nem függenek a számítógép irányításától."

A „fizikai intelligencia” kifejezés a dinamikus objektumok, például a puha robotok belső viselkedését jelöli, amelyet szerkezeti felépítésük és anyagaik határoznak meg, nem pedig külső emberi vagy számítógépes beavatkozás.

A puha robotok ezen új fajtája szalagszerű folyadékkristály elasztomereket alkalmaz. Ha a környező levegőnél melegebb felületre helyezik őket, különösen 55 Celsius-fok (131 Fahrenheit-fok) felett, a felülettel érintkező szalag összehúzódik, miközben a szabadon lévő rész változatlan marad. Ez az eltérés gördülő mozgást vált ki, amely a felület hőmérsékletével együtt gyorsul.

Innováció az aszimmetrián keresztül

Ennek a robotnak a sajátossága a kialakításában rejlik. A szimmetrikus elődjétől eltérően az új verzió két különálló részből áll. Az egyik szegmens egy csavart szalagra emlékeztető egyenes vonalban húzódik, míg a másik egy szorosan feltekert szalagot tükröz, amely lépcsőszerűen spirál.

Ez a tervezési eltérés ahhoz vezet, hogy az egyik robot vége nagyobb erőt fejt ki, mint a másik, ami nemlineáris mozgást vált ki. Yao Zhao, a tanulmány első szerzője és az NC State posztdoktori kutatója elmagyarázza az elvet: „Gondolj egy műanyag pohárra, amelynek a szája szélesebb, mint az alapja. Amikor gurítod, nem egyenes pályát követ, hanem egy felületen ível. Ez az aszimmetrikus kialakításának a hatása.”

Zhao tovább részletezi: „Új robotunk mögött meghúzódó koncepció meglehetősen egyszerű: aszimmetrikus kialakításának köszönhetően önállóan fordul anélkül, hogy tárgyi érintkezésre lenne szüksége. Tehát, bár még mindig át tudja irányítani az útját, ha egy tárggyal találkozik – ez a tulajdonság lehetővé teszi számára, hogy útvesztőkön haladjon át –, nem szorulhat párhuzamos akadályok közé. Íves mozgása lehetővé teszi, hogy hatékonyan kimozduljon.”

A roboton végzett tesztek kimutatták, hogy képes bonyolult labirintusokon áthaladni, még azokon is, amelyek falai változóak. Lenyűgöző módon a saját méreténél kisebb réseken is át tudott préselni. Ezeket a teszteket különféle terepen, például fémfelületeken és homokon végezték.

Ez az úttörő munka innovatív perspektívát vezet be a puha robottervekbe. Ahogy Yin kijelenti: „Ez a munka egy újabb lépés előre a puha robotok tervezésének innovatív megközelítéseinek kidolgozásában – különösen olyan alkalmazások esetében, ahol a puha robotok hasznosítják a környezeti hőenergiát.”

Ahogy a robotika világa növekszik, az ilyen „agyatlan” puha robotokban rejlő potenciál a valós alkalmazásokban határtalannak tűnik.