“Bezmozgowe” Miękkie Roboty Nawigują W Złożonych Środowiskach W Przełomie W Robotyce

W ewoluującej dziedzinie robotyki, naukowcy wprowadzili nowy przełom: miękkie roboty, które nie wymagają kierowania ludzkiego ani komputerowego, aby nawigować nawet w złożonych środowiskach. Ten nowy wynalazek opiera się na wcześniejszej pracy, w której miękkie roboty wykazały podstawowe umiejętności nawigacyjne w prostszych labirynthach.

Wykorzystywanie Inteligencji Fizycznej Do Nawigacji

Jie Yin, współautor pracy i associate professor mechaniki i inżynierii lotniczej na Uniwersytecie Stanu Karolina Północna, wyjaśnia ten postęp:

“W naszej wcześniejszej pracy, udowodniliśmy, że nasz miękkie roboty mogą skręcać i obracać się w bardzo prostym torze przeszkód. Jednak nie mógł skręcać, jeśli nie spotkał przeszkody. To ograniczenie oznaczało, że robot mógł czasem utknąć, odbijając się między równoległymi przeszkodami.”

Dodał, “Rozwinęliśmy nowy miękkie roboty, które mogą skręcać samodzielnie, pozwalając im na przejście przez skomplikowane labirynthy, nawet omijając ruchome przeszkody. Wszystko to osiągane jest za pomocą inteligencji fizycznej, a nie zależy od komputerowego kierowania.”

Termin “inteligencja fizyczna” oznacza wewnętrzne zachowanie dynamicznych obiektów, takich jak miękkie roboty, określone przez ich konstrukcję i materiały, a nie przez zewnętrzne ludzkie lub komputerowe interwencje.

Te nowe miękkie roboty wykorzystują elastomery kryształów ciekłych w postaci wstążki. Gdy są umieszczone na powierzchni cieplejszej niż otaczające powietrze, konkretnie powyżej 55 stopni Celsjusza (131 stopni Fahrenheita), wstążka w kontakcie z powierzchnią kurczy się, podczas gdy niewidoczna część pozostaje niezmieniona. To rozbieżność wywołuje ruch obrotowy, który przyspiesza wraz z temperaturą powierzchni.

Innowacja Poprzez Asymetrię

Wyróżniającą cechą tego robota jest jego konstrukcja. W przeciwieństwie do swojego poprzednika o symetrycznej budowie, nowa wersja składa się z dwóch odrębnych części. Jedna część rozciąga się w linii prostej, przypominając skręconą wstążkę, podczas gdy druga jest lustrzanym odbiciem ciasno zwiniętej wstążki, spiralnie wijącej się jak schody.

To odejście od symetrii w konstrukcji powoduje, że jeden koniec robota wywiera większą siłę niż drugi, powodując nieliniowy ruch. Yao Zhao, pierwszy autor pracy i postdoktorant na NC State, wyjaśnia zasadę: “Wyobraź sobie plastikowy kubek z szerszym otworem niż jego podstawa. Gdy go toczysz, nie porusza się po linii prostej, lecz opisuje łuk na powierzchni. To efekt jego asymetrycznej konstrukcji.”

Zhao dodaje, “Pomysł naszego nowego robota jest dość prosty: dzięki asymetrycznej konstrukcji, skręca samodzielnie bez potrzeby kontaktu z obiektami. Więc, chociaż może jeszcze zmienić kierunek po spotkaniu z obiektem – cecha pozwalająca mu na przejście przez labirynthy – nie może utknąć między równoległymi barierami. Jego ruch łukowy pozwala mu wydostać się skutecznie.”

Testy na tym robocie wykazały jego zdolność do poruszania się po skomplikowanych labirynthach, nawet tych z zmiennymi ścianami. Co więcej, mógł on przecisnąć się przez szczeliny mniejsze niż jego własna wielkość. Te testy przeprowadzono na różnych terenach, takich jak powierzchnie metalowe i piaskowe.

Praca ta wprowadza innowacyjną perspektywę w projektowaniu miękkich robotów. Jak mówi Yin, “To praca jest kolejnym krokiem do rozwoju innowacyjnych podejść do projektowania miękkich robotów — szczególnie w aplikacjach, w których miękkie roboty mogą wykorzystywać środowiskową energię cieplną.”

Wraz ze wzrostem świata robotyki, potencjał takich “bezmozgowych” miękkich robotów w rzeczywistych aplikacjach wydaje się nieograniczony.