“Hjerneløs” myk robot navigerer komplekse miljøer i gjennombrudd i robotteknologi

I det utviklende feltet robotteknologi, har forskere introdusert et nytt gjennombrudd: en myk robot som ikke trenger menneskelig eller datamaskinbasert retning for å navigere selv i komplekse miljøer. Denne nye oppfinnelsen bygger på tidligere arbeid hvor en myk robot viste grundleggende navigasjonsevner i enklere labyrinter.

Utnytting av fysisk intelligens for navigasjon

Jie Yin, medforfatter av studien og en assosiert professor i mekanisk og romfartsingeniør ved North Carolina State University, kastet lys over denne fremgangen:

“I vårt tidligere arbeid, viste vi at vår myke robot kunne vri og snu seg gjennom en meget enkel hindringsbane. Imidlertid kunne den ikke snu uten å møte et hinder. Denne begrensningen betydde at roboten kunne bli fanget, og bouncet frem og tilbake mellom parallelle hindringer.”

Han la til, “Vi har utviklet en ny myk robot som kan snu på egen hånd, og dermed kan den traversere labyrinter med svinger, og sogar unngå bevegelige hindringer. Alt dette oppnås ved hjelp av fysisk intelligens, ikke avhengig av datamaskinens veiledning.”

Begrepet “fysisk intelligens” betegner den innebygde atferden til dynamiske objekter, som myke roboter, definert av deres strukturelle design og materialer, snarere enn eksterne menneskelige eller datamaskinbaserte inngrep.

Denne nye typen myke roboter anvender bånd-lignende flytende krystall-elastomerer. Når de plasseres på en overflate varmere enn den omgivende luften, spesifikt over 55 grader Celsius (131 grader Fahrenheit), kontraherer båndet i kontakt med overflaten, mens den eksponerte delen forblir uendret. Denne forskjellen utløser en rullende bevegelse, som akselerer med overflatens temperatur.

Innovasjon gjennom asymmetri

Det distinkte aspektet ved denne roboten ligger i dens design. I motsetning til dens symmetriske forgjenger, består den nye versjonen av to distinkte halvdeler. En del strekker seg i en rett linje, lignende et vridt bånd, mens den andre speiler en tett viklet bånd som spiralerer som en trapp.

Dette avviket i design fører til at ene robotenden utøver mer kraft enn den andre, og utløser en ikke-lineær bevegelse. Yao Zhao, den første forfatteren av artikkelen og en postdoktor ved NC State, forklarer prinsippet: “Tenk på en plastkopp med en bredere åpning enn bunnen. Når du ruller den, følger den ikke en rett bane, men buer over en overflate. Det er effekten av dens asymmetriske design.”

Zhao forklarer videre, “Konseptet bak vår nye robot er ganske enkelt: på grunn av dens asymmetriske design, snur den autonomt uten å treffe et objekt – en egenskap som gjør den i stand til å traversere labyrinter. Så, mens den fortsatt kan endre retning når den møter et objekt – en egenskap som gjør den i stand til å navigere – kan den ikke bli fanget mellom parallelle barrierer. Den buende bevegelsen lar den effektivt vri seg ut.”

Tester på denne roboten viste dens evne til å manøvrere gjennom intrikate labyrinter, selv de med skiftende vegger. Imponerende nok kunne den presse seg gjennom åpninger mindre enn sin egen størrelse. Disse testene ble utført på ulike terreng, som metallytflater og sand.

Dette banebrytende arbeidet introduserer en innovativ perspektiv til myk robotdesign. Som Yin sier, “Dette arbeidet er et skritt videre i å hjelpe oss å utvikle innovative tilnærminger til myk robotdesign – spesielt for anvendelser hvor myke roboter kan utnytte miljøets varmeenergi.”

Som robotverdenen vokser, ser potensialet for slike “hjerneløse” myke roboter i virkelige anvendelser ut til å være grenseløst.