211service.com
Roboty Amebalike do poszukiwania i ratownictwa
Robotycy z Virginia Tech w Blacksburgu w Wirginii opracowali nową formę lokomocji dla robotyki, opartą na sposobie poruszania się jednokomórkowej ameby. W przeciwieństwie do innych robotów, te Virginia Tech są zaprojektowane tak, aby wykorzystywać całą zewnętrzną powłokę jako środek napędowy.
Blob bot: Zainspirowani prostą amebą, naukowcy z Virginia Tech zbudowali roboty takie jak ten prototyp, które mogą wcisnąć się w ciasne miejsca podczas zadań poszukiwawczo-ratowniczych.
Toroidalny kształt - trochę jak wydłużony cylindryczny pączek - roboty tej nowej rasy różnią się od robotów kołowych, gąsienicowych lub na nogach tym, że poruszają się, nieustannie obracając się na lewą stronę, mówi Dennis Hong , adiunkt inżynierii mechanicznej w Virginia Tech. Mówi, że cała zewnętrzna skóra się porusza.
Ten nowatorski rodzaj lokomocji jest szczególnie odpowiedni do zastosowań poszukiwawczo-ratowniczych, mówi Hong: Mogą z łatwością przeciskać się pod zawalonym sufitem lub między przeszkodami. Rzeczywiście, wstępne eksperymenty pokazują, że roboty, dzięki swoim miękkim, kurczącym się ciałom, są w stanie przeciskać się przez otwory o średnicach znacznie mniejszych niż ich normalna szerokość, mówi Hong. A ponieważ roboty mogą wykorzystywać całą swoją powierzchnię styku do trakcji, mogą z łatwością poruszać się po bardzo nierównych środowiskach.
Rzeczywisty ruch jest generowany przez kurczenie się i rozszerzanie pierścieni siłownika wzdłuż korpusu robota. Zaciskając pierścienie z tyłu robota i rozszerzając je do przodu, są w stanie generować ruch.
Jest to bardzo zbliżone do zasady pseudonóg używanych przez organizmy jednokomórkowe, takie jak ameby, mówi Hong. Zasada ta polega na procesie przepływu cytoplazmatycznego, w którym płynna endoplazma wewnątrz komórki przepływa do przodu wewnątrz półstałej ektoplazmatycznej otoczki rurkowej. Gdy płyn dociera do przodu, zamienia się w żelowatą ektoplazmę, tworząc przedłużenie tej rurki i popychając organizm do przodu. W tym samym czasie ektoplazma z tyłu rurki zamienia się w płynną endoplazmę, zajmując tył.
Aby wytworzyć podobny rodzaj ruchu, w początkowych eksperymentach Honga wykorzystano roboty składające się z elastycznych membran toroidalnych wyłożonych pierścieniami napędowymi z elektroaktywnego polimeru lub węży ciśnieniowych. Ale teraz, dzięki finansowaniu z nowego grantu National Science Foundation, Hong zrezygnował z używania elastycznych membran na rzecz bardziej wytrzymałych konstrukcji. Odmawia szczegółowego omówienia tych projektów ze względu na kwestie własności intelektualnej. Mówi jednak, że ta najnowsza praca obejmuje sztywne mechaniczne części, które są połączone w taki sposób, aby umożliwić tego rodzaju ruch. To jak bieżnik czołgu 3D, mówi.
To ciekawy pomysł, mówi Henryka Christensena , profesor robotyki i dyrektor Robotics and Intelligent Machines w Georgia Institute of Technology w Atlancie. Naprawdę potrzebujemy lepszych mechanizmów lokomocyjnych dla robotów. Koła i gąsienice działają dobrze, dopóki teren nie stanie się bardzo nierówny, podczas gdy nogi są powolne i strasznie nieefektywne, mówi.
To nie pierwszy raz, kiedy toroidy zostały zaproponowane jako część układu napędowego, mówi Andrzej Adamatzky , profesor niekonwencjonalnych obliczeń na Uniwersytecie Zachodniej Anglii w Bristolu w Wielkiej Brytanii. Jednak użycie polimerów elektroaktywnych do wytworzenia rozchodzących się fal skurczów czyni te najnowsze badania bardzo interesującymi, mówi. Te eksperymentalne projekty otwierają nowe i ekscytujące perspektywy w robotyce o miękkich ciałach.
Jednak wraz z miękkimi ciałami pojawiają się nowe wyzwania. Na przykład nie jest jasne, jak zintegrować zasilacz, skomputeryzowane sterowniki i czujniki. Zasady tutaj są dobre, ale inżynieria naprawdę wymaga dopracowania, mówi Christensen.
Hong przyznaje, że wciąż jest wiele praktycznych problemów do rozwiązania z jego robotami. Jednym z rozwiązań wielu problemów projektowych jest umieszczenie zasilacza, sterowników, czujników i innych kluczowych części w środku toroidu. Jego kształt zapewniłby, że te kluczowe części pozostaną na swoim miejscu, podczas gdy kontrolery bezprzewodowe mogą być używane do wyzwalania skurczów pierścieni za pomocą pętli indukcyjnych do zasilania, mówi Hong.
Najtrudniejszą częścią poszukiwań i ratownictwa jest opracowanie mechanizmów, które mogą dostosować się do zmieniającego się terenu, mówi Robin Murphy , profesor informatyki i inżynierii na University of Florida i były dyrektor Center for Robot-Assisted Search and Rescue w Tampa na Florydzie. Jednak poszukiwanie i ratowanie to coś więcej niż tylko przeciekanie przez luki, mówi.