Onderzoekers creëren zachte robot die van vorm kan veranderen en zich kan verplaatsen

Een van de uitdagingen bij zachte robotica is dat de meeste zachte robots moeten worden aangesloten op een luchtpomp of in het stopcontact moeten worden gestopt. Onderzoekers van Stanford hebben deze uitdaging aangepakt.

Nathan Usevitch is een promovendus in de mechanische techniek aan Stanford.

“Een significante beperking van de meeste zachte robots is dat ze moeten worden aangesloten op een grote luchtpomp of in het stopcontact moeten worden gestopt, waardoor ze zich niet kunnen verplaatsen”, zei Usevitch. “Dus vroegen we ons af: wat als we dezelfde hoeveelheid lucht binnen de robot bleven gebruiken?”

Het team kon een zachte robot ontwikkelen op menselijke schaal die zijn vorm kan veranderen. Door dit te doen, kan de zachte robot zich vastgrijpen aan en objecten hanteren, en kan hij zich in controleerbare richtingen verplaatsen.

Het onderzoek werd gepubliceerd in Science Robotics op 18 maart.

“De informele beschrijving van deze robot die ik aan mensen geef, is Baymax uit de film Big Hero 6 gemengd met Transformers. Met andere woorden, een zachte, mensveilige robot gemengd met robots die hun vorm drastisch kunnen veranderen”, zei Usevitch.

Eenvoudige versie

Deze zachte robot werd ontwikkeld door drie verschillende soorten robots te combineren. De eenvoudige versie van het teamontwerp wordt een “isoperimetrische robot” genoemd, omdat de vorm verandert terwijl de totale lengte van de randen en de hoeveelheid lucht binnen blijft.

De isoperimetrische robot werd ontwikkeld uit zachte robots, truss-robots en collectieve robots. Elke categorie van robotica bracht een ander voordeel met zich mee: zachte robots zijn licht en flexibel, truss-robots kunnen van vorm veranderen en collectieve robots zijn klein en werken samen.

Sean Follmer is een assistent-professor in de mechanische techniek en co-senior auteur van het artikel.

“We manipuleren eigenlijk een zachte structuur met traditionele motoren”, zei Follmer. “Het resulteert in een interessante klasse van robots die veel van de voordelen van zachte robots combineert met alle kennis die we hebben over meer klassieke robots.”

Complexere versie

Het team ontwikkelde ook een complexere versie van de robot door meerdere driehoeken aan elkaar te bevestigen. Ze konden de bewegingen van de verschillende motoren coördineren, waardoor de robot gewenste gedragingen kon uitvoeren, zoals het oppakken van een bal.

Elliot Hawkes is een assistent-professor in de mechanische techniek aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara en co-senior auteur van het artikel.

“Een belangrijke ontdekking die we deden, was dat om beweging te creëren met een grote, zachte pneumatische robot, je eigenlijk geen lucht in en uit hoeft te pompen”, zei Hawkes. “Je kunt de lucht die je al hebt gebruiken en die alleen maar verplaatsen met deze eenvoudige motoren; deze methode is efficiënter en laat onze robot veel sneller bewegen.”

http://www.youtube.com/watch?time_continue=6&v=XqgbLb8m77U&feature=emb_title

Ruimteverkenning

Volgens Zachary Hammond, een promovendus in de mechanische techniek aan Stanford en co-auteur van het artikel, is een van de mogelijke toepassingen van deze zachte robot ruimteverkenning.

“Deze robot kan heel nuttig zijn voor ruimteverkenning – vooral omdat hij in een klein pakket kan worden vervoerd en dan onafhankelijk kan opereren nadat hij is opgeblazen”, zei Hammond. “Op een andere planeet kan hij zijn vormveranderende mogelijkheid gebruiken om complexe omgevingen te doorkruisen, door smalle ruimtes te persen en over obstakels te verspreiden.”

De onderzoekers zijn nu verschillende vormen aan het testen en willen de robot in water testen.

Allison Okamura is een professor in de mechanische techniek en co-auteur van het artikel.

“Dit onderzoek benadrukt de kracht van het nadenken over hoe robots op nieuwe manieren kunnen worden ontworpen en gebouwd”, zei Okamura. “De creativiteit van robotontwerp breidt zich uit met dit type systeem en dat is iets wat we graag in het robotveld zouden willen stimuleren.”