Mäkký robot „bez mozgu“ sa orientuje v zložitých prostrediach v oblasti robotiky

Vo vyvíjajúcej sa oblasti robotiky výskumníci predstavili nový prielom: mäkký robot, ktorý na navigáciu aj v zložitých prostrediach nevyžaduje riadenie človeka ani počítača. Tento nový vynález stavia na predchádzajúcej práci, kde mäkký robot preukázal základné navigačné schopnosti v jednoduchších bludiskách.

Využitie fyzickej inteligencie pre navigáciu

Jie Yin, spoluzodpovedný autor knihy študovať a docent mechanického a leteckého inžinierstva na Štátnej univerzite v Severnej Karolíne objasnili tento pokrok:

„V našej predchádzajúcej práci sme demonštrovali, že náš mäkký robot sa dokázal otočiť a otočiť cez veľmi jednoduchú prekážkovú dráhu. Nedokázalo sa však otočiť, pokiaľ nenarazilo na prekážku. Toto obmedzenie znamenalo, že robot mohol niekedy uviaznuť a poskakovať tam a späť medzi paralelnými prekážkami.

Dodal: „Vyvinuli sme nového mäkkého robota, ktorý je schopný samostatne sa otáčať, čo mu umožňuje prechádzať skrútenými bludiskami, dokonca obchádzať pohyblivé prekážky. To všetko sa dosahuje pomocou fyzickej inteligencie, ktorá nie je závislá od vedenia počítača.“

Pojem „fyzická inteligencia“ označuje vnútorné správanie dynamických objektov, ako sú mäkké roboty, definované ich konštrukčným dizajnom a materiálmi, a nie vonkajším zásahom človeka alebo počítača.

Tento nový druh mäkkých robotov využíva páskové elastoméry z tekutých kryštálov. Keď sú umiestnené na povrchu teplejšom ako okolitý vzduch, konkrétne nad 55 stupňov Celzia (131 stupňov Fahrenheita), stuha v kontakte s povrchom sa stiahne, zatiaľ čo odkrytá časť zostane nezmenená. Tento nesúlad spúšťa valivý pohyb, ktorý sa zrýchľuje s teplotou povrchu.

Inovácia prostredníctvom asymetrie

Výrazný aspekt tohto robota spočíva v jeho dizajne. Na rozdiel od svojho symetrického predchodcu sa nová verzia skladá z dvoch odlišných polovíc. Jeden segment sa rozprestiera v priamej línii pripomínajúcej skrútenú stuhu, zatiaľ čo druhý odzrkadľuje pevne navinutú stuhu špirálovitú ako schodisko.

Táto odchýlka v konštrukcii vedie k tomu, že jeden koniec robota vyvíja väčšiu silu ako druhý, čo vedie k nelineárnemu pohybu. Yao Zhao, prvý autor článku a postdoktorandský výskumník v NC State, vysvetľuje princíp: „Predstavte si plastový pohár so širším hrdlom, než má jeho dno. Keď ho rolujete, nesleduje priamu trajektóriu, ale oblúky po povrchu. To je efekt jeho asymetrického dizajnu.“

Zhao ďalej vysvetľuje: „Koncept nášho nového robota je pomerne jednoduchý: vďaka svojmu asymetrickému dizajnu sa otáča autonómne bez potreby kontaktu s objektom. Takže aj keď stále môže presmerovať svoju cestu pri stretnutí s objektom – čo je vlastnosť, ktorá mu umožňuje prechádzať bludiskom – nemôže sa dostať do pasce medzi paralelné bariéry. Jeho oblúkový pohyb mu umožňuje efektívne sa vykrútiť von.“

Testy tohto robota ukázali jeho schopnosť manévrovať cez zložité bludiská, dokonca aj tie s pohyblivými stenami. Pôsobivo sa dokázal pretlačiť cez medzery menšie ako je jeho vlastná veľkosť. Tieto testy boli vykonané na rôznych terénoch, ako sú kovové povrchy a piesok.

Toto prelomové dielo predstavuje inovatívny pohľad na návrhy mäkkých robotov. Ako uvádza Yin: „Táto práca je ďalším krokom vpred, ktorý nám pomáha rozvíjať inovatívne prístupy k dizajnu mäkkých robotov – najmä pre aplikácie, kde môžu mäkké roboty využívať tepelnú energiu z prostredia.“

Ako svet robotiky rastie, potenciál takýchto „bezmozgových“ mäkkých robotov v aplikáciách v reálnom svete sa zdá byť neobmedzený.