ربات های نرم پیچ خورده در پیچ و خم ها بدون راهنمایی انسان یا رایانه حرکت می کنند — ScienceDaily


محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و دانشگاه پنسیلوانیا ربات‌های نرمی را توسعه داده‌اند که می‌توانند در محیط‌های پیچیده مانند پیچ ​​و خم‌ها بدون ورودی انسان یا نرم‌افزار کامپیوتری حرکت کنند.

جی یین، نویسنده مسئول مقاله در مورد این کار، می‌گوید: «این ربات‌های نرم مفهومی به نام «هوش فیزیکی» را نشان می‌دهند، به این معنی که طراحی ساختاری و مواد هوشمند به ربات نرم اجازه می‌دهد موقعیت‌های مختلف را بر خلاف هوش محاسباتی هدایت کند. و دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا در ایالت NC.

ربات‌های نرم از الاستومرهای کریستال مایع به شکل یک نوار پیچ خورده ساخته شده‌اند که شبیه روتینی نیمه شفاف است. هنگامی که روبان را روی سطحی با دمای حداقل 55 درجه سانتیگراد (131 درجه فارنهایت)، که گرمتر از هوای محیط است، قرار می دهید، قسمتی از روبان که با سطح تماس دارد منقبض می شود، در حالی که قسمتی از روبان که در معرض هوا قرار دارد، منقبض می شود. نه این باعث ایجاد یک حرکت چرخشی در روبان می شود. و هرچه سطح گرمتر باشد، سریعتر غلت می خورد. ویدئویی از روبات های نرم روبان مانند را می توانید در اینجا پیدا کنید https://youtu.be/7q1f_JO5i60.

یین می‌گوید: «این کار قبلاً با میله‌های صاف انجام می‌شد، اما این شکل یک اشکال دارد – وقتی با یک شی روبرو می‌شود، به سادگی در جای خود می‌چرخد». ربات نرمی که ما به شکل نوار پیچ خورده ساخته‌ایم، قادر است بدون دخالت انسان یا رایانه با این موانع برخورد کند.

ربات ریبون این کار را به دو صورت انجام می دهد. ابتدا، اگر یک انتهای نوار با جسمی برخورد کند، روبان کمی می چرخد ​​تا مانع را دور بزند. ثانیاً، اگر قسمت مرکزی ربات با جسمی برخورد کند، «می‌شکند». اسنپ ​​آزاد شدن سریع انرژی تغییر شکل ذخیره شده است که باعث می شود روبان کمی بپرد و قبل از فرود، جهت خود را تغییر دهد. ممکن است قبل از یافتن جهتی که امکان مذاکره با مانع را فراهم می کند، نیاز باشد که بیش از یک بار چفت شود، اما در نهایت همیشه یک مسیر روشن به جلو پیدا می کند.

یین می‌گوید: «از این نظر، بسیار شبیه جاروبرقی‌های روباتیکی است که بسیاری از مردم در خانه‌های خود از آن استفاده می‌کنند. “به جز ربات نرمی که ما ایجاد کرده ایم، انرژی را از محیط خود می گیرد و بدون هیچ گونه برنامه نویسی کامپیوتری کار می کند.”

یائو ژائو، نویسنده اول مقاله و محقق فوق دکترا در ایالت NC می گوید: «دو عمل، چرخش و کوبیدن، که به ربات اجازه می دهد موانع را بر اساس یک گرادیان بررسی کند. قوی‌ترین ضربه زمانی اتفاق می‌افتد که جسمی مرکز روبان را لمس کند. اما اگر جسمی از مرکز روبان را لمس کند، روبان باز هم می‌چپد، فقط قدرت آن کمتر است. و هر چه از مرکز دورتر باشید، تلفظ کمتر می‌شود. ضربه محکم و ناگهانی، تا زمانی که به پنجمین آخر طول روبان برسید، که به هیچ وجه ضربه ای ایجاد نمی کند.”

محققان آزمایش‌های متعددی انجام دادند که نشان می‌داد این روبات نرم روبان‌مانند قادر است در انواع محیط‌های ماز مانند حرکت کند. محققان همچنین نشان دادند که روبات‌های نرم در محیط‌های بیابانی به خوبی کار می‌کنند و نشان می‌دهند که می‌توانند از شیب‌های ماسه‌ای شل بالا بروند و پایین بیایند.

این جالب و سرگرم کننده است، اما مهمتر از آن، بینش جدیدی در مورد اینکه چگونه می‌توانیم ربات‌های نرمی طراحی کنیم که قادر به برداشت انرژی گرمایی از محیط‌های طبیعی و مذاکره مستقل در تنظیمات پیچیده و بدون ساختار مانند جاده‌ها و بیابان‌های خشن هستند، ارائه می‌کند.» یین می گوید.

مقاله “پیچاندن برای ربات خودگردان هوشمند نرم در محیط های بدون ساختار” در هفته 23 می در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم. مقاله توسط NC State Ph.D. دانش آموزان Yinding Chi، Yaoye Hong و Yanbin Li. و همچنین شو یانگ، جوزف بوردوگنا، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه پنسیلوانیا.

این کار با حمایت بنیاد ملی علوم، تحت کمک های مالی CMMI-431 2010717، CMMI-2005374 و DMR-1410253 انجام شد.

منبع داستان:

مواد تهیه شده توسط دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی. نوشته اصلی توسط مت شیپمن. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.



منبع

Matthew Newman

Matthew Newman Matthew has over 15 years of experience in database management and software development, with a strong focus on full-stack web applications. He specializes in Django and Vue.js with expertise deploying to both server and serverless environments on AWS. He also works with relational databases and large datasets
[ Back To Top ]