Forskare skapar mjuk robot som kan ändra form och röra sig

En av utmaningarna med mjuka robotar är att de flesta måste vara anslutna till en luftkompressor eller kopplade till ett vägguttag. Forskare från Stanford har tagit sig an att övervinna denna utmaning.

Nathan Usevitch är en doktorand i maskinteknik vid Stanford.

“En betydande begränsning för de flesta mjuka robotar är att de måste vara anslutna till en stor och klumpig luftkompressor eller kopplade till ett vägguttag, vilket förhindrar dem från att röra sig”, säger Usevitch. “Så vi undrade: Vad händer om vi behåller samma mängd luft inuti roboten hela tiden?”

Teamet kunde utveckla en mjuk robot i människostorlek som kan ändra sin form. Genom att göra detta kan den mjuka roboten gripa och hantera föremål, och den kan rulla i kontrollerbara riktningar.

Forskningen publicerades i Science Robotics den 18 mars.

“Den informella beskrivningen av denna robot som jag ger till människor är Baymax från filmen Big Hero 6 blandad med Transformers. Med andra ord, en mjuk, människosäker robot blandad med robotar som kan dramatiskt ändra sin form”, säger Usevitch.

Enkel version

Denna mjuka robot utvecklades genom att kombinera tre olika typer av robotar. Den enkla versionen av teamets uppfinning kallas en “isoperimetrisk robot”, eftersom formen ändras medan den totala längden på kanterna och mängden luft inuti förblir densamma.

Den isoperimetiska roboten utvecklades från mjuka robotar, trussrobotar och kollektiva robotar. Varje kategori av robotik bidrog med en annan fördel: mjuka robotar är lätta och flexibla, trussrobotar kan ändra form, och kollektiva robotar är små och samarbetar.

Sean Follmer är en biträdande professor i maskinteknik och medseniorförfattare till artikeln.

“Vi manipulerar i princip en mjuk struktur med traditionella motorer”, säger Follmer. “Det skapar en riktigt intressant klass av robotar som kombinerar många av fördelarna med mjuka robotar med all den kunskap vi har om mer klassiska robotar.”

Komplex version

Teamet utvecklade också en mer komplex version av roboten genom att fästa flera trianglar samman. De kunde koordinera rörelserna hos de olika motorerna, vilket tillät roboten att utföra önskade beteenden, såsom att plocka upp en boll.

Elliot Hawkes är en biträdande professor i maskinteknik vid University of California, Santa Barbara och medseniorförfattare till artikeln.

“En viktig förståelse vi utvecklade var att för att skapa rörelse med en stor, mjuk pneumatisk robot, behöver man inte pumpa in och ut luft”, säger Hawkes. “Man kan använda den luft man redan har och bara flytta den runt med dessa enkla motorer; denna metod är mer effektiv och låter vår robot röra sig mycket snabbare.”

http://www.youtube.com/watch?time_continue=6&v=XqgbLb8m77U&feature=emb_title

Rymdutforskning

Enligt Zachary Hammond, en doktorand i maskinteknik vid Stanford och medförfattare till artikeln, är en av de möjliga användningarna för denna mjuka robot rymdutforskning.

“Denna robot kunde vara riktigt användbar för rymdutforskning — särskilt eftersom den kan transporteras i ett litet paket och sedan operera utan koppling efter att den har blåst upp”, säger Hammond. “På en annan planet kunde den använda sin formändringsförmåga för att ta sig igenom komplicerade miljöer, krypa genom trånga utrymmen och sprida sig över hinder.”

Forskarna testar nu olika former, och de vill testa roboten i vatten.

Allison Okamura är en professor i maskinteknik och medförfattare till artikeln.

“Denna forskning belyser kraften i att tänka på hur man kan designa och bygga robotar på nya sätt”, säger Okamura. “Kreativiteten i robotdesign utvidgas med detta system och det är något vi verkligen vill uppmuntra inom robotikområdet.”