“Breinloze” Soft Robot Navigeert Complexen Omgevingen in Robotics Doorbraak

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

Fysieke Intelligentie voor Navigatie

Jie Yin, de mede-auteur van de studie en associate professor in mechanische en lucht- en ruimtevaarttechniek aan de North Carolina State University, verlicht 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 obstakel parcours. Echter, kon het alleen draaien als het een obstakel tegenkwam. Deze beperking betekende dat de robot soms vast kon komen te zitten, heen en weer stuiterend 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 computerbegeleiding.”

De term “fysieke intelligentie” verwijst naar 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 onbedekte deel onveranderd blijft. Dit verschil activeert een rollende beweging, die versnelt met de temperatuur van het oppervlak.

Innovatie door Asymmetrie

Het onderscheidende kenmerk 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, gelijkend op een gedraaid lint, terwijl de andere helft een strak opgerold lint spiraalvormig als een trap opricht.

Dit ontwerpverschil 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. Als je hem rolt, volgt hij geen rechte baan maar bocht hij 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 als 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 bochtige beweging laat het effectief kronkelen.”

Tests met deze robot toonden aan dat het in staat was om door ingewikkelde 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 kijk 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 waarin soft robots omgevingswarmte-energie kunnen benutten.”

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