“Breinloze” Soft Robot Navigeert Complexe Omgevingen in Doorbraak in Robotica

In het evoluerende veld van robotica is een novum geïntroduceerd door onderzoekers: een soft robot die geen menselijke of computergeleide richting nodig heeft om zelfs complexe omgevingen te navigeren. Deze nieuwe uitvinding bouwt voort op eerder werk waarin een soft robot basale navigatievaardigheden demonstreerde in eenvoudigere doolhoven.

Fysieke Intelligentie Benutten voor Navigatie

Jie Yin, de co-corresponderende auteur van de studie en een associate professor van mechanische en lucht- en ruimtevaarttechniek aan de North Carolina State University, werpt licht op deze vooruitgang:

“In ons eerder werk hebben we aangetoond dat onze soft robot in staat was om te draaien en te keren door een zeer eenvoudig obstakelparcours. Echter, kon het niet draaien tenzij het een obstakel tegenkwam. Deze beperking betekende dat de robot soms vast kon komen te zitten, heen en weer botsend tussen evenwijdige obstakels.”

Hij voegde eraan toe, “We hebben een nieuwe soft robot ontwikkeld die in staat is om zelf te draaien, waardoor het door kronkelige doolhoven kan navigeren, zelfs om bewegende obstakels heen. Alles wordt bereikt met behulp van fysieke intelligentie, niet afhankelijk van een computergeleide richting.”

De term “fysieke intelligentie” duidt op het intrinsieke gedrag van dynamische objecten, zoals soft robots, gedefinieerd door hun structuurontwerp en materialen, in plaats van externe menselijke of computerinterventie.

Deze nieuwe generatie soft robots maakt gebruik van lint-achtige vloeibare kristal-elastomeren. Wanneer ze op een oppervlak worden geplaatst dat warmer is dan de omringende lucht, specifiek boven 55 graden Celsius (131 graden Fahrenheit), trekt het lint in contact met het oppervlak samen, terwijl het blootgestelde deel onveranderd blijft. Dit verschil activeert een rolbeweging, die versnelt met de temperatuur van het oppervlak.

https://www.youtube.com/watch?v=aYpSwuij2DI

Innovatie Door Asymmetrie

Het distinctieve aspect van deze robot ligt in het ontwerp. In tegenstelling tot zijn symmetrische voorganger, bestaat de nieuwe versie uit twee verschillende helften. Een segment strekt zich uit in een rechte lijn, lijkend op een gedraaide lint, terwijl de andere een strak opgerold lint spiraalvormig als een trap nabootst.

Deze afwijking in ontwerp leidt ertoe dat een uiteinde van de robot meer kracht uitoefent dan de andere, waardoor een niet-lineaire beweging ontstaat. Yao Zhao, de eerste auteur van het artikel en een postdoctoraal onderzoeker aan NC State, legt het principe uit: “Denk aan een plastic beker met een bredere mond dan de basis. Wanneer je hem rolt, volgt hij geen rechte baan maar beweegt hij in een boog over een oppervlak. Dat is het effect van zijn asymmetrische ontwerp.”

Zhao legt verder uit, “Het concept achter onze nieuwe robot is vrij eenvoudig: vanwege het asymmetrische ontwerp, draait het autonoom zonder objectcontact nodig te hebben. Dus, terwijl het nog steeds zijn pad kan omleiden wanneer het een object tegenkomt – een eigenschap die het in staat stelt om door doolhoven te navigeren – kan het niet vast komen te zitten tussen evenwijdige barrières. De boogvormige beweging laat het effectief kronkelen.”

Tests met deze robot toonden aan dat het in staat was om door complexe doolhoven te navigeren, zelfs met veranderende muren. Indrukwekkend genoeg kon het door openingen smaller dan zijn eigen grootte kruipen. Deze tests werden uitgevoerd op diverse terreinen, zoals metalen oppervlakken en zand.

Dit baanbrekende werk introduceert een innovatieve perspectief op soft robot-ontwerpen. Zoals Yin zegt, “Dit werk is een stap verder in het helpen ontwikkelen van innovatieve benaderingen voor soft robot-ontwerp — vooral voor toepassingen waarbij soft robots omgevingshitte-energie kunnen benutten.”

Terwijl de wereld van robotica groeit, lijkt het potentieel van dergelijke “breinloze” soft robots in reële toepassingen onbeperkt.