211service.com
Amoebalike Roboti pro hledání a záchranu
Robotici z Virginia Tech v Blacksburgu, VA, vyvinuli novou formu lokomoce pro robotiku založenou na způsobu, jakým se jednobuněčná améba pohybuje. Na rozdíl od jiných robotů jsou ty z Virginia Tech navrženy tak, aby jako prostředek k pohonu využívaly celý svůj vnější plášť.
Blob bot: Výzkumníci z Virginia Tech, inspirovaní jednoduchou amébou, sestrojili roboty jako tento prototyp, kteří by se mohli během pátracích a záchranných úkolů protlačit do úzkých míst.
Toroidní tvar – trochu jako podlouhlý válcový koblih – roboti tohoto nového plemene se liší od kolečkových, pásových nebo nohových robotů v tom, že se pohybují tak, že se neustále obracejí naruby, říká Dennis Hong , odborný asistent strojního inženýrství na Virginia Tech. Celá vnější kůže se pohybuje, říká.
Tento nový typ lokomoce je zvláště vhodný pro vyhledávací a záchranné aplikace, říká Hong: Mohou se velmi snadno vmáčknout pod zhroucený strop nebo mezi překážky. Předběžné experimenty skutečně ukazují, že roboti se svými měkkými, stahujícími se těly se dokážou protlačit otvory o průměru mnohem menším, než je jejich normální šířka, říká Hong. A protože jsou roboti schopni využít celé své kontaktní plochy pro trakci, mohou se snadno pohybovat po velmi nerovných prostředích.
Skutečný pohyb je generován stahováním a roztahováním ovládacích kroužků po délce těla robota. Stažením prstenců v zadní části robota a jejich roztažením směrem dopředu jsou schopny generovat pohyb.
To je velmi podobné principu pseudopodu používaného jednobuněčnými organismy, jako jsou améby, říká Hong. Tento princip spočívá v procesu cytoplazmatického proudění, ve kterém kapalná endoplazma v buňce proudí dopředu uvnitř polotuhé ektoplazmatické tubulární skořápky. Když se kapalina dostane dopředu, změní se na gelovitou ektoplazmu, která vytvoří prodloužení této trubice a posune organismus vpřed. Současně se ektoplazma na zadní straně zkumavky změní na kapalnou endoplazmu a zaujímá zadní část.
K vytvoření podobného druhu pohybu použily Hongovy počáteční experimenty roboty sestávající z pružných toroidních membrán lemovaných hnacími kroužky buď z elektroaktivního polymeru, nebo tlakových hadic. Ale nyní, s financováním z nového grantu National Science Foundation, Hong opustil používání elastických membrán ve prospěch odolnějších konstrukcí. Odmítá tyto návrhy podrobně probírat kvůli problémům s duševním vlastnictvím. Říká však, že tato nejnovější práce zahrnuje tuhé mechanické části, které jsou spojeny takovým způsobem, aby umožňovaly tento druh pohybu. Je to jako 3D běhoun tanku, říká.
Je to zajímavý nápad, říká Henrik Christensen , profesor robotiky a ředitel Robotiky a inteligentních strojů na Georgia Institute of Technology v Atlantě. Opravdu potřebujeme lepší lokomoční mechanismy pro roboty. Kola a pásy fungují dobře, dokud se terén nestane velmi nerovným, zatímco nohy jsou pomalé a strašně neefektivní, říká.
Není to poprvé, co byly toroidy navrženy jako součást pohonného systému, říká Andrew Adamatzky , profesor nekonvenční výpočetní techniky na University of the West of England v Bristolu, Spojené království. Ale použití elektroaktivních polymerů k produkci vln šířících se kontrakcí činí tento nejnovější výzkum velmi zajímavým, říká. Tyto experimentální návrhy otevírají nové a vzrušující perspektivy v robotice s měkkým tělem.
S měkkými těly však přicházejí nové výzvy. Není například jasné, jak by se dal integrovat napájecí zdroj, počítačové ovladače a senzory. Principy jsou zde dobré, ale inženýrství je skutečně potřeba dopracovat, říká Christensen.
Hong uznává, že s jeho roboty je stále potřeba vyřešit mnoho praktických problémů. Jedním z řešení mnoha konstrukčních problémů je nést napájecí zdroj, ovladače, senzory a další klíčové části ve středu toroidu. Jeho tvar by zajistil, že tyto klíčové části zůstanou na svém místě, zatímco bezdrátové ovladače by mohly být použity ke spuštění kontrakcí prstenců pomocí indukčních smyček pro napájení, říká Hong.
Nejtěžší částí pátrání a záchrany je vývoj mechanismů, které se dokážou přizpůsobit měnícím se terénům, říká Robin Murphy , profesor počítačových věd a inženýrství na Floridské univerzitě a bývalý ředitel Centra pro vyhledávání a záchranu za pomoci robotů v Tampě na Floridě. Podle ní je však možné hledat a zachraňovat více než jen prosakovat mezerami.