Daudzas esošās robotikas sistēmas smeļas iedvesmu no dabas, mākslīgi atveidojot bioloģiskos procesus, dabiskās struktūras vai dzīvnieku uzvedību, lai sasniegtu konkrētus mērķus. Tas ir tāpēc, ka dzīvnieki un augi ir iedzimti aprīkoti ar spējām, kas palīdz tiem izdzīvot attiecīgajā vidē, un tādējādi tas varētu arī uzlabot robotu veiktspēju ārpus laboratorijas iestatījumiem.
"Mīkstās robotu rokas ir jaunas paaudzes robotu manipulatori, kas smeļas iedvesmu no uzlabotajām manipulācijas iespējām, ko demonstrē organismi bez kauliem, piemēram, astoņkāju taustekļi, ziloņu stumbri, augi utt.," Enriko Donato, viens no pētniekiem, kas veica pētījumā, sacīja Tech Xplore. “Pārveidojot šos principus inženiertehniskos risinājumos, tiek radītas sistēmas, kas sastāv no elastīgiem viegliem materiāliem, kas var tikt pakļauti vienmērīgai elastīgai deformācijai, lai radītu atbilstošu un veiklu kustību. Pateicoties šīm vēlamajām īpašībām, šīs sistēmas atbilst virsmām un uzrāda fizisku robustumu un cilvēkiem drošu darbību par potenciāli zemām izmaksām.
Lai gan mīkstās robotu rokas var izmantot daudzām reālajām problēmām, tās varētu būt īpaši noderīgas, lai automatizētu uzdevumus, kas ietver vēlamo vietu sasniegšanu, kas varētu būt nepieejamas stingriem robotiem. Daudzas pētnieku grupas nesen ir mēģinājušas izstrādāt kontrolierus, kas ļautu šīm elastīgajām rokām efektīvi risināt šos uzdevumus.
"Parasti šādu kontrolieru darbība balstās uz skaitļošanas formulējumiem, kas var izveidot derīgu kartējumu starp divām robota darbības telpām, ti, uzdevumu telpu un izpildmehānisma telpu," paskaidroja Donato. "Tomēr šo kontrolieru pareiza darbība parasti ir atkarīga no redzes atgriezeniskās saites, kas ierobežo to derīgumu laboratorijas vidē, ierobežojot šo sistēmu izvietojamību dabiskā un dinamiskā vidē. Šis raksts ir pirmais mēģinājums pārvarēt šo nenovērsto ierobežojumu un paplašināt šo sistēmu sasniedzamību nestrukturētā vidē.
"Pretēji izplatītajam nepareizajam priekšstatam, ka augi nepārvietojas, augi aktīvi un mērķtiecīgi pārvietojas no viena punkta uz otru, izmantojot uz augšanu balstītas kustības stratēģijas," sacīja Donato. "Šīs stratēģijas ir tik efektīvas, ka augi var kolonizēt gandrīz visus planētas biotopus, un tādas iespējas nav dzīvnieku valstībā. Interesanti, ka atšķirībā no dzīvniekiem augu kustības stratēģijas neizriet no centrālās nervu sistēmas, bet drīzāk tās rodas decentralizētu skaitļošanas mehānismu sarežģītu formu dēļ.
Kontroles stratēģija, kas ir pētnieku kontroliera darbības pamatā, mēģina atkārtot sarežģītos decentralizētos mehānismus, kas ir augu kustības pamatā. Komanda īpaši izmantoja uz uzvedību balstītus mākslīgā intelekta rīkus, kas sastāv no decentralizētiem skaitļošanas aģentiem, kas apvienoti augšupējā struktūrā.
"Mūsu bioloģiski iedvesmotā kontrollera jaunums slēpjas tā vienkāršībā, kur mēs izmantojam mīkstās robota rokas galvenās mehāniskās funkcijas, lai radītu vispārēju sasniedzamību," sacīja Donato. Konkrēti, mīkstā robota roka sastāv no liekiem mīksto moduļu izvietojumiem, no kuriem katrs tiek aktivizēts, izmantojot radiāli izvietotu izpildmehānismu triādi. Ir labi zināms, ka šādai konfigurācijai sistēma var ģenerēt sešus galvenos lieces virzienus.
Skaitļošanas aģenti, kas ir komandas kontrollera darbības pamatā, izmanto izpildmehānisma konfigurācijas amplitūdu un laiku, lai reproducētu divu dažādu veidu augu kustības, kas pazīstamas kā apcirpšana un fototropisms. Apkārtnes ir svārstības, ko parasti novēro augos, savukārt fototropisms ir virziena kustības, kas tuvina auga zarus vai lapas gaismai.
Donato un viņa kolēģu izveidotais kontrolieris var pārslēgties starp šīm divām darbībām, panākot secīgu robotu roku vadību, kas aptver divus posmus. Pirmais no šiem posmiem ir izpētes fāze, kurā rokas pēta savu apkārtni, bet otrā ir sasniedzamības fāze, kurā tās pārvietojas, lai sasniegtu vēlamo vietu vai objektu.
"Iespējams, vissvarīgākais no šī konkrētā darba ir tas, ka šī ir pirmā reize, kad liekās mīkstās robotu rokas ir iespējotas, lai sasniegtu iespējas ārpus laboratorijas vides, izmantojot ļoti vienkāršu vadības sistēmu," sacīja Donato. “Turklāt kontrolieris ir piemērojams jebkuram mīkstamrobotsroka nodrošināja līdzīgu iedarbināšanas izkārtojumu. Šis ir solis ceļā uz iegulto sensoru un izkliedētās vadības stratēģiju izmantošanu nepārtrauktajos un mīkstajos robotos.
Līdz šim pētnieki pārbaudīja savu kontrolieri vairākos testos, izmantojot modulāru ar kabeļu darbināmu, vieglu un mīkstu robotu roku ar 9 brīvības pakāpēm (9-DoF). Viņu rezultāti bija ļoti daudzsološi, jo kontrolieris ļāva rokai gan izpētīt apkārtni, gan sasniegt mērķa vietu efektīvāk nekā citas iepriekš ierosinātās kontroles stratēģijas.
Nākotnē jauno kontrolieri varētu izmantot citām mīkstajām robotu rokām un pārbaudīt gan laboratorijas, gan reālās pasaules iestatījumos, lai tālāk novērtētu tā spēju tikt galā ar dinamiskām vides izmaiņām. Tikmēr Donato un viņa kolēģi plāno tālāk attīstīt savu kontroles stratēģiju, lai tā varētu radīt papildu robotu roku kustības un uzvedību.
"Pašlaik mēs cenšamies uzlabot kontroliera iespējas, lai nodrošinātu sarežģītākas darbības, piemēram, mērķa izsekošanu, visas rokas savilkšanu utt., Lai šādas sistēmas varētu darboties dabiskā vidē ilgu laiku," piebilda Donato.
Izlikšanas laiks: jūnijs 06-2023