Robots fuq Skala ta 'Insetti Jarmu Dawl Meta jtiru

Tim ta 'riċerkaturi fil-Massachusetts Institute of Technology ġew ispirati minn fireflies biex joħolqu attwaturi rotob li jistgħu jarmu dawl f'kuluri jew mudelli differenti meta jtiru. Il-muskoli artifiċjali jikkontrollaw il-ġwienaħ tar-robots li jtajru, u jixegħlu meta jkunu fil-mod tat-titjira. Dan l-approċċ il-ġdid jipprovdi mod innovattiv biex jintraċċaw ir-robots li jtajru u jista' jgħinhom jikkomunikaw. 

Ir-riċerka l-ġdida ġiet ippubblikata fi Ittri IEEE Robotika u Awtomazzjoni. 

Il-muskoli artifiċjali artab elettroluminixxenti jistgħu jintużaw għal varjetà ta 'applikazzjonijiet. Pereżempju, ir-robots jista 'jkollhom rwol f'missjoni ta' tfittxija u salvataġġ, fejn jistgħu jsibu superstiti u jagħmlu sinjal lil robots oħra għall-għajnuna. 

It-traċċar u l-Familtà tal-Komunikazzjoni

Ir-robots tal-mikroskala jiżnu biss ftit aktar minn paperclip, u l-abbiltà tagħhom li jarmu d-dawl tista 'tgħinhom itiru waħedhom barra mill-ambjent tal-laboratorju. Minħabba l-piż tagħhom, il-mikrobots ma jistgħux iġorru l-ebda sensors, li jfisser li r-riċerkaturi kellhom isegwuhom b'kameras infrared li jissieltu barra. Madankollu, it-tim ħareġ b'metodu ġdid biex jintraċċawhom billi juża d-dawl li jarmu u tliet kameras tal-ismartphone. 

Kevin Chen huwa l-Assistent Professur D. Reid Weedon, Jr. fid-Dipartiment tal-Inġinerija Elettrika u x-Xjenza tal-Kompjuter (EECS), il-kap tal-Laboratorju tar-Robotika Soft u Mikro fil-Laboratorju tar-Riċerka tal-Electronics (RLE), u l-awtur anzjan ta ' il-karta. 

“Jekk taħseb f’robots fuq skala kbira, jistgħu jikkomunikaw bl-użu ta’ ħafna għodod differenti — Bluetooth, bla fili, dawk it-tipi kollha ta’ affarijiet. Iżda għal robot ċkejkna u ristrett mill-enerġija, aħna sfurzati naħsbu dwar modi ġodda ta 'komunikazzjoni. Dan huwa pass kbir lejn it-titjir ta’ dawn ir-robots f’ambjenti ta’ barra fejn m’għandniex sistema ta’ traċċar tal-movimenti mill-aktar avvanzata,” tgħid Chen.

Nagħmlu Microrobots Glow

It-tim daħħal partiċelli elettroluminixxenti żgħar fil-muskoli artifiċjali, li jżid biss 2.5 fil-mija aktar piż mingħajr ma jaffettwa l-prestazzjoni tat-titjira tar-robot. 

Il-grupp ta 'riċerkaturi qabel żviluppa teknika ġdida ta' fabbrikazzjoni biex jibnu attwaturi rotob li jbattu l-ġwienaħ tar-robot. Huma maħluqa billi jalternaw saffi ultrarqiqa ta 'elettrodi ta' elastomer u nanotubi tal-karbonju f'munzell qabel irrumblah f'ċilindru squishy. Wara li jiġi applikat vultaġġ fuq iċ-ċilindru, l-elettrodi għafas l-elastomer, u din it-tensjoni tikkawża li l-ġwienaħ jitfgħu. 

Biex toħloq l-attwatur glowing, it-tim poġġa partiċelli elettroluminixxenti tas-sulfat taż-żingu fl-elastomer, iżda dan kien jeħtieġ xi xogħol. 

Ir-riċerkaturi l-ewwel kellhom joħolqu elettrodu li ma jimblokkax id-dawl. Dan għamlu billi użaw nanotubi tal-karbonju trasparenti ħafna, li jippermettu li jgħaddi d-dawl. Anke b'dawn in-nanotubi, il-partiċelli taż-żingu xorta kienu jeħtieġu kamp elettriku b'saħħtu ħafna u ta 'frekwenza għolja biex jixegħlu. L-electrofield excites l-elettroni fil-partiċelli taż-żingu, u jikkawża li dawn ta 'l-aħħar jarmu partiċelli subatomiċi ta' dawl, jew fotoni. Imbagħad inħoloq kamp elettriku qawwi b'vultaġġ għoli fl-attwatur artab, u ntuża biex isuq ir-robot bi frekwenza għolja. Dan il-proċess ippermetta li l-partiċelli jixegħlu. 

“Tradizzjonalment, materjali elettroluminixxenti jiswew ħafna flus, iżda f’ċertu sens, aħna niksbu dik l-elettroluminixxenza b’xejn għax nużaw biss il-kamp elettriku fil-frekwenza li neħtieġu għat-titjir. M'għandniex bżonn attwazzjoni ġdida, wajers ġodda, jew xi ħaġa. Tieħu biss madwar 3 fil-mija aktar enerġija biex tiddi d-dawl,” jgħid Chen.

It-tim tgħallem li ż-żieda ta 'partiċelli taż-żingu naqqset il-kwalità tal-attwatur, għalhekk tħalltu biss fis-saff tal-elastomer ta' fuq. Dan wassal biex l-attwatur ikun ta 'madwar 2.5 fil-mija itqal, iżda seta' jarmu dawl mingħajr ma jaffettwa l-prestazzjoni tat-titjira. 

“Aħna nagħtu attenzjoni kbira biex inżommu l-kwalità tas-saffi tal-elastomer bejn l-elettrodi. Iż-żieda ta 'dawn il-partiċelli kienet kważi qisha żżid it-trab mas-saff tal-elastomer tagħna. Ħadet ħafna approċċi differenti u ħafna ttestjar, iżda ħriġna b'mod kif niżguraw il-kwalità tal-attwatur,” tgħid Kim.

Billi taġġusta l-kombinazzjoni kimika tal-partiċelli taż-żingu, il-kulur ċar jista 'jinbidel. It-tim ħoloq partiċelli oranġjo, ħodor u blu, b'kull attwatur jiddi kulur solidu wieħed. 

It-tim ippermetta wkoll li l-attwaturi jarmu dawl b'ħafna kuluri u disinji billi jqiegħdu maskra fuq is-saff ta 'fuq, iżidu partiċelli taż-żingu, imbagħad ifejjaq l-attwatur. 

Sistema ta' Traċċar tal-Moviment

Il-pass li jmiss kien li jiġu ttestjati l-proprjetajiet mekkaniċi tal-attwaturi u li titkejjel l-intensità tad-dawl. Huma wettqu testijiet tat-titjir b'sistema ta 'traċċar tal-moviment iddisinjata apposta, b'kameras tal-iPhone jintużaw biex jintraċċaw kull attwatur elettroluminixxenti, li serva bħala markatur attiv. Wara li l-kameras jiskopru kull kulur ċar, programm tal-kompjuter isegwi l-pożizzjoni tar-robots.

“Aħna kburin ħafna kemm hu tajjeb ir-riżultat tat-traċċar, meta mqabbel mal-aktar avvanzata. Konna qed nużaw ħardwer irħis, meta mqabbel ma 'l-għexieren ta' eluf ta 'dollari li jiswew dawn is-sistemi kbar ta' traċċar tal-moviment, u r-riżultati tat-traċċar kienu qrib ħafna," jgħid Chen.

It-tim issa se jfittex li jtejjeb is-sistema ta 'traċċar tal-moviment biex jippermetti l-intraċċar f'ħin reali tar-robots, kif ukoll jipprova jippermetti lill-mikrobots jixgħel u jitfi d-dawl tagħhom waqt it-titjira.