Roboți răsuciți navighează prin labirinturi complexe fără intervenție umană sau software

O echipă de cercetători de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord și Universitatea din Pennsylvania a dezvoltat roboți moi care pot naviga în medii complexe fără intervenție umană sau software de calculator.

Articolul intitulat „Twisting for Soft Intelligent Autonomous Robot in Unstructured Environments” a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Demonstrarea Inteligenței Fizice

Jie Yin este autorul corespondent al lucrării de cercetare și profesor asociat de inginerie mecanică și aerospațială la NC State.

“Acești roboți moi demonstrează un concept numit ‘inteligență fizică’, ceea ce înseamnă că proiectarea structurală și materialele inteligente sunt cele care permit robotului moale să navigheze în diverse situații, și nu inteligența computațională”, spune Yin.

Roboții moi au fost construiți cu elastomeri de cristal lichid sub forma unei panglici răsucite. Când panglica este plasată pe o suprafață care are o temperatură de cel puțin 55 de grade Celsius, partea panglicii care atinge suprafața se contractă. În același timp, partea panglicii expusă la aer rămâne aceeași. Acest lucru rezultă într-o mișcare de rulare, și cu cât suprafața este mai caldă, cu atât robotul rulează mai repede.

“Acest lucru a fost făcut anterior cu tije netede, dar acea formă are un dezavantaj – atunci când întâlnește un obiect, se învârte pe loc”, spune Yin. “Robotul moale pe care l-am creat sub forma unei panglici răsucite este capabil să depășească aceste obstacole fără nicio intervenție umană sau a unui calculator.”

Realizarea Navigării Fără Software

Robotul este capabil să facă acest lucru în două moduri. Când o extremitate a panglicii întâlnește un obiect, se rotește ușor pentru a se deplasa în jurul obstacolului. Când partea centrală a robotului întâlnește un obiect, își schimbă brusc forma, eliberând rapid energia de deformare stocată care face ca panglica să sară ușor și să se reorienteze înainte de a ateriza. Panglica este capabilă să sară de mai multe ori înainte de a găsi orientarea corectă care îi permite să depășească obstacolul.

“În acest sens, este foarte asemănător cu aspiratoarele robotizate pe care multe persoane le folosesc în casele lor”, spune Yin. “Cu excepția faptului că robotul moale pe care l-am creat atrage energie din mediul înconjurător și funcționează fără niciun program de calculator.”

Yao Zhao este primul autor al lucrării și cercetător postdoctoral la NC State.

“Cele două acțiuni, rotirea și săritura, care permit robotului să depășească obstacolele, variază gradual în funcție de punctul de contact”, spune Zhao. “Săritura cea mai puternică are loc atunci când un obiect atinge centrul panglicii. Dar panglica va sări și atunci când un obiect atinge panglica departe de centru, este doar mai puțin puternică. Și cu cât te afli mai departe de centru, cu atât săritura este mai puțin pronunțată, până când ajungi la ultima cincime a lungimii panglicii, care nu produce nicio săritură.”

Echipa de cercetători a efectuat multiple experimente care arată cum robotul sub forma unei panglici răsucite poate naviga în diverse medii labirintice. Ei au demonstrat, de asemenea, că roboții moi ar funcționa eficient în medii deșertice, deoarece pot urca și coborî pante de nisip afânat.

“Acest lucru este interesant și distractiv de privit, dar mai important, oferă noi perspective asupra modului în care putem proiecta roboți moi care să poată recolta energie termică din mediul înconjurător și să se deplaseze autonom prin medii complexe, nestructurate, cum ar fi drumurile și deșerturile aspre.” spune Yin.

Articolul a fost coautorat și de studenții doctoranzi de la NC State, Yinding Chi, Yaoye Hong și Yanbin Li, precum și de Shu Yang, care este profesorul Joseph Bordogna de știință și inginerie a materialelor la Universitatea din Pennsylvania.