Paljud olemasolevad robootikasüsteemid ammutavad inspiratsiooni loodusest, taasesitades kunstlikult bioloogilisi protsesse, looduslikke struktuure või loomade käitumist, et saavutada konkreetseid eesmärke. Selle põhjuseks on asjaolu, et loomad ja taimed on kaasasündinud võimetega, mis aitavad neil vastavas keskkonnas ellu jääda ja mis võivad seega parandada ka robotite jõudlust väljaspool laboriseadeid.
"Pehmed robotkäed on uue põlvkonna robotmanipulaatorid, mis ammutavad inspiratsiooni "kondita" organismide (nt kaheksajala kombitsad, elevanditüved, taimed jne) täiustatud manipuleerimisvõimalustest," ütles Enrico Donato, üks uuringu läbi viinud teadlastest. uuringus, ütles Tech Xplore. „Nende põhimõtete insenertehnilisteks lahendusteks üleviimine annab tulemuseks süsteemid, mis koosnevad painduvatest kergetest materjalidest, mis võivad läbida sujuva elastse deformatsiooni, et tekitada nõuetele vastav ja osav liikumine. Tänu nendele soovitavatele omadustele vastavad need süsteemid pindadele ning on füüsiliselt vastupidavad ja inimsõbralikud potentsiaalselt madalate kuludega.
Kuigi pehmeid robotikäsi saab rakendada paljude reaalsete probleemide lahendamiseks, võivad need olla eriti kasulikud selliste ülesannete automatiseerimiseks, mis hõlmavad soovitud asukohtadesse jõudmist, mis võivad jäikadele robotitele kättesaamatud olla. Paljud uurimisrühmad on hiljuti püüdnud välja töötada kontrollereid, mis võimaldaksid neil paindlikel kätel nende ülesannetega tõhusalt toime tulla.
"Üldiselt tugineb selliste kontrollerite toimimine arvutuslikele formuleeringutele, mis suudavad luua kehtiva kaardistamise roboti kahe tööruumi, st ülesanderuumi ja täiturruumi vahel, " selgitas Donato. "Kuid nende kontrollerite nõuetekohane toimimine sõltub üldiselt nägemise tagasisidest, mis piirab nende kehtivust laborikeskkondades, piirates nende süsteemide kasutuselevõttu loomulikus ja dünaamilises keskkonnas. See artikkel on esimene katse ületada see käsitlemata piirang ja laiendada nende süsteemide ulatust struktureerimata keskkondadesse.
"Vastupidiselt levinud eksiarvamusele, et taimed ei liigu, liiguvad taimed aktiivselt ja sihikindlalt ühest punktist teise, kasutades kasvul põhinevaid liikumisstrateegiaid," ütles Donato. "Need strateegiad on nii tõhusad, et taimed suudavad koloniseerida peaaegu kõiki planeedi elupaiku, mis puudub loomariigis. Huvitav on see, et erinevalt loomadest ei tulene taimede liikumisstrateegiad kesknärvisüsteemist, vaid pigem tekivad need detsentraliseeritud arvutusmehhanismide keerukate vormide tõttu.
Teadlaste kontrolleri toimimise aluseks olev kontrollistrateegia püüab korrata taimede liikumise aluseks olevaid keerukaid detsentraliseeritud mehhanisme. Meeskond kasutas spetsiaalselt käitumispõhiseid tehisintellekti tööriistu, mis koosnevad detsentraliseeritud arvutusagentidest, mis on kombineeritud alt-üles struktuuris.
"Meie bio-inspireeritud kontrolleri uudsus seisneb selle lihtsuses, kus me kasutame pehme robotkäe põhilisi mehaanilisi funktsioone, et luua üldine jõudmiskäitumine," ütles Donato. "Täpsemalt koosneb pehme roboti käsi pehmete moodulite üleliigsest paigutusest, millest igaüks aktiveeritakse radiaalselt paigutatud täiturmehhanismide triaadi kaudu. On hästi teada, et sellise konfiguratsiooni puhul suudab süsteem genereerida kuus põhilist paindesuunda.
Meeskonna kontrolleri toimimise aluseks olevad arvutusagensid kasutavad täiturmehhanismi konfiguratsiooni amplituudi ja ajastust, et reprodutseerida kahte erinevat tüüpi taime liikumist, mida nimetatakse ümberringi ja fototropismiks. Ringlus on taimedes tavaliselt täheldatav võnkumine, fototropism aga suunaline liikumine, mis toob taime oksad või lehed valgusele lähemale.
Donato ja tema kolleegide loodud kontroller saab nende kahe käitumisviisi vahel lülituda, saavutades robotkäte järjestikuse juhtimise kahes etapis. Esimene neist etappidest on uurimisfaas, kus käed uurivad oma ümbrust, samas kui teine on jõudmise faas, kus nad liiguvad, et jõuda soovitud asukohta või objekti.
"Võib-olla on selle konkreetse töö kõige olulisem äravõtt see, et see on esimene kord, kui üleliigsed pehmed robotkäed on väga lihtsa juhtimisraamistikuga võimelised saavutama väljaspool laborikeskkonda," ütles Donato. "Lisaks on kontroller rakendatav igale pehmelerobotarm andis sarnase käivituskorralduse. See on samm sisseehitatud tuvastus- ja hajutatud juhtimisstrateegiate kasutamise suunas pidev- ja pehmetes robotites.
Seni katsetasid teadlased oma kontrollerit testide seerias, kasutades modulaarset kaabliga juhitavat, kerget ja pehmet 9 vabadusastmega (9-DoF) robotkätt. Nende tulemused olid paljutõotavad, kuna kontroller võimaldas käel nii ümbrust uurida kui ka sihtpunkti jõuda tõhusamalt kui teised varem välja pakutud juhtimisstrateegiad.
Tulevikus saab uut kontrollerit rakendada muudele pehmetele robotkätele ja testida nii laboratoorsetes kui ka reaalsetes seadetes, et hinnata veelgi selle võimet tulla toime dünaamiliste keskkonnamuutustega. Vahepeal kavatsevad Donato ja tema kolleegid oma juhtimisstrateegiat edasi arendada, et see saaks tekitada täiendavaid robotkäte liigutusi ja käitumist.
"Praegu otsime kontrolleri võimaluste täiustamist, et võimaldada keerukamaid käitumisviise, nagu sihtmärgi jälgimine, terve käe keerdumine jne, et võimaldada sellistel süsteemidel töötada looduslikus keskkonnas pikka aega," lisas Donato.
Postitusaeg: juuni-06-2023