Группа ученых создала новый тип робота, вдохновленный осьминогом, и это может стать крупным прорывом в этой области.
Ключевые выводы
- Команда исследователей из Стэнфорда создала новый тип мягкого робота, который может принимать новые формы и свободно передвигаться, как осьминог.
- Они называют его «изопериметрическим роботом»: безопасный для человека мягкий робот, который может захватывать объекты и манипулировать ими, а также вращаться в контролируемых направлениях.
- Возможно, что этот тип робота можно будет использовать в космических путешествиях в будущем из-за его податливости и динамических качеств.
Исследователи из Стэнфордского университета разработали революционный тип робота, объединив черты традиционной и мягкой робототехники, сделав его безопасным, прочным, динамичным и способным изменять форму.
Их изобретение, подробно описанное в статье, опубликованной в прошлом месяце в журнале Science Robotics, является прорывом в области мягкой робототехники, который преодолевает прежние ограничения. Во-первых, новое творение может принимать новые формы и (после надувания) может двигаться без необходимости присоединения к источнику энергии.
«Существенным ограничением большинства мягких роботов является то, что они должны быть прикреплены к громоздкому воздушному компрессору или подключены к стене, что не позволяет им двигаться», - сказал Натан Усевич, аспирант кафедры механики. инженерии в Стэнфорде, в пресс-релизе Стэнфорда. «Итак, мы задались вопросом: что, если бы внутри робота все время оставалось одно и то же количество воздуха?»
Инженеры из Стэнфорда разрабатывают ползающих и трансформирующихся мягких роботов
Изопериметрическая робототехника
Итак, родился «изопериметрический робот»: безопасный для человека мягкий робот размером с человека, который может менять форму, чтобы хватать объекты и манипулировать ими, а также вращаться в контролируемых направлениях. Гибкие тканевые трубки, наполненные воздухом, составляют конечности робота, а крошечные моторы перемещаются по трубкам, чтобы перемещать робота и изменять его форму.
В простейшей версии надутая трубка проходит через три небольших механизма, которые стягивают ее в треугольную форму. В то время как одна машина удерживает два конца трубы вместе, две другие движутся вдоль трубы, чтобы трансформировать робота в новые формы, перемещая его углы. Исследователи называют его изопериметрическим роботом, потому что при изменении формы общая длина краев (количество воздуха внутри трубок) остается неизменной. Этот новый робот сочетает в себе аспекты трех других типов роботов: мягких роботов (легких и податливых), ферменных роботов (геометрические формы, которые могут изменять форму) и коллективных роботов (маленьких роботов, которые работают вместе). преодолевая свои ограничения.
«По сути, мы манипулируем мягкой конструкцией с помощью традиционных двигателей», - сказал Шон Фоллмер, доцент кафедры машиностроения и соавтор статьи.
Просто соединив вместе несколько таких треугольников, исследователи смогли создать более сложную версию робота. Они могут заставить робота выполнять определенные действия, координируя движения различных двигателей. Например, взять предмет, например мяч, и переместить его. Такая задача является более сложной для роботов, использующих захват.
«Ключевое понимание, которое мы разработали, заключалось в том, что для создания движения с помощью большого мягкого пневматического робота вам фактически не нужно нагнетать и выкачивать воздух», - сказал Эллиот Хоукс, доцент кафедры машиностроения. в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и со-старшим автором статьи. «Вы можете использовать воздух, который у вас уже есть, и просто перемещать его с помощью этих простых двигателей; этот метод более эффективен и позволяет нашему роботу двигаться намного быстрее.”
Возможные области применения
Мягкая робототехника - это новая область, и поэтому не совсем ясно, как лучше всего использовать такие творения. Было высказано предположение, что безопасная текстура и прочный каркас могут сделать их применимыми в домах и на рабочих местах без риска получения травм. Мягкие роботы также могут использоваться в ситуациях реагирования на стихийные бедствия.
Некоторые исследователи думают еще дальше.
«Этот робот может быть очень полезен для освоения космоса, особенно потому, что его можно транспортировать в небольшой упаковке, а затем после надувания он работает без привязи», - сказал Закари Хаммонд, аспирант машиностроения в Стэнфорде. и соавтор статьи. Он считает, что способности робота изменять форму могут помочь ему преодолевать сложные среды, встречающиеся на других планетах. Он мог протискиваться в тесные пространства и расползаться по препятствиям, как осьминог.
А пока команда пробует разные формы робота и исследует новые типы мягких роботов.
«Это исследование подчеркивает силу размышлений о том, как проектировать и строить роботов по-новому», - сказала Эллисон Окамура, профессор машиностроения и соавтор статьи. «С этим типом системы расширяется творческий потенциал проектирования роботов, и это то, что мы действительно хотели бы поощрять в области робототехники».
Прочитайте их исследования в Science Robotics.