“Бесмозглый” Мягкий Робот Навигирует Сложные Окружения в Прорыве Робототехники

В эволюционирующей области робототехники исследователи представили новаторский прорыв: мягкий робот, который не требует человеческого или компьютерного руководства для навигации даже в сложных окружениях. Это новое изобретение основано на предыдущей работе, где мягкий робот продемонстрировал базовые навыки навигации в более простых лабиринтах.

Использование Физического Интеллекта для Навигации

Jie Yin, соавтор исследования и ассоциированный профессор механической и аэрокосмической инженерии в Университете Северной Каролины, пролил свет на это достижение:

“В нашей предыдущей работе мы продемонстрировали, что наш мягкий робот был способен поворачиваться и огибать препятствия в очень простом препятствии. Однако он не мог поворачивать, если не столкнулся с препятствием. Это ограничение означало, что робот иногда мог застрять, отскакивая туда и обратно между параллельными препятствиями.”

Он добавил, “Мы разработали новый мягкий робот, который способен поворачиваться самостоятельно, что позволяет ему проходить через извилистые лабиринты, даже огибая движущиеся препятствия. Все это достигается с помощью физического интеллекта, не зависящего от компьютерного руководства.”

Термин “физический интеллект” обозначает intrinsic поведение динамических объектов, таких как мягкие роботы, определяемое их структурным дизайном и материалами, а не внешним человеческим или компьютерным вмешательством.

Этот новый тип мягких роботов использует ленточные жидкокристаллические эластомеры. Когда они помещаются на поверхность, более теплую, чем окружающий воздух, в частности, выше 55 градусов Цельсия (131 градус Фаренгейта), лента, находящаяся в контакте с поверхностью, сокращается, в то время как открытая часть остается неизменной. Это несоответствие запускает вращательное движение, которое ускоряется с температурой поверхности.

Инновации Через Асимметрию

Отличительной чертой этого робота является его дизайн. В отличие от его симметричного предшественника, новая версия состоит из двух различных половин. Одна секция протягивается в прямой линии, похожей на скрученную ленту, в то время как другая отражает плотно скрученную ленту, спирально закрученную как лестница.

Это отклонение в дизайне приводит к тому, что один конец робота оказывает больше силы, чем другой, что запускает нелинейное движение. Yao Zhao, первый автор статьи и постдокторант в NC State, объясняет принцип: “Представьте себе пластиковый стакан с более широким отверстием, чем основание. Когда вы катите его, он не следует прямой траектории, а движется по дуге. Это эффект его асимметричного дизайна.”

Zhao进一步 объясняет, “Концепция нашего нового робота довольно проста: благодаря его асимметричному дизайну, он поворачивается автономно без необходимости контакта с объектом. Итак, хотя он все еще может изменить направление при столкновении с объектом – свойство, позволяющее ему проходить через лабиринты – он не может застрять между параллельными барьерами. Его дуговое движение позволяет ему эффективно выскользнуть.”

Тесты на этом роботе продемонстрировали его способность маневрировать через сложные лабиринты, даже те, у которых есть сдвигающиеся стены. Впечатляюще, он смог протиснуться через зазоры, меньшие, чем его собственный размер. Эти тесты проводились на различных поверхностях, таких как металлические поверхности и песок.

Эта новаторская работа вводит инновационную перспективу в дизайн мягких роботов. Как говорит Yin, “Эта работа является еще одним шагом вперед в помощи нам разработать инновационные подходы к дизайну мягких роботов – особенно для приложений, где мягкие роботы могут использовать окружающую тепловую энергию.”

По мере роста мира робототехники потенциал таких “бесмозглых” мягких роботов в реальных приложениях кажется безграничным.