Мэтт Шипман

Исследователи, создавшие мягкого робота, который мог перемещаться по простым лабиринтам без управления человеком или компьютером, теперь развили эту работу, создав «безмозглого» мягкого робота, который может перемещаться в более сложных и динамичных средах.

«В нашей предыдущей работе мы продемонстрировали, что наш мягкий робот способен поворачивать и поворачивать, преодолевая очень простую полосу препятствий», — говорит Цзе Инь, соавтор статьи об этой работе и доцент кафедры механики и аэрокосмической промышленности. инженерное дело в Университете штата Северная Каролина. «Однако он не мог повернуть, пока не встретил препятствие. На практике это означало, что робот иногда мог застревать, подпрыгивая взад и вперед между параллельными препятствиями.

«Мы разработали нового мягкого робота, который способен самостоятельно поворачиваться, позволяя ему преодолевать извилистые лабиринты и даже преодолевать движущиеся препятствия. И все это делается с использованием физического интеллекта, а не под управлением компьютера».

Физический интеллект относится к динамическим объектам, таким как мягкие роботы, поведение которых определяется их структурным дизайном и материалами, из которых они сделаны, а не управляется компьютером или вмешательством человека.

Как и в случае с более ранняя версияНовые мягкие роботы изготовлены из ленточных жидкокристаллических эластомеров. Когда роботы размещаются на поверхности с температурой не менее 55 градусов по Цельсию (131 градус по Фаренгейту), что горячее, чем окружающий воздух, часть ленты, касающаяся поверхности, сжимается, в то время как часть ленты, контактирующая с воздухом, не сжимается. нет. Это вызывает вращательное движение; чем теплее поверхность, тем быстрее катится робот.

Однако, хотя предыдущая версия мягкого робота имела симметричную конструкцию, новый робот состоит из двух отдельных половин. Одна половина робота имеет форму скрученной ленты, которая тянется по прямой линии, а другая половина имеет форму более туго скрученной ленты, которая также закручивается вокруг себя, как винтовая лестница.

Эта асимметричная конструкция означает, что один конец робота оказывает на землю большую силу, чем другой конец. Представьте себе пластиковый стаканчик, у которого горлышко шире основания. Если вы катите его по столу, он катится не по прямой, а по дуге, перемещаясь по столу. Это связано с его асимметричной формой.

«Концепция нашего нового робота довольно проста: из-за его асимметричной конструкции он поворачивается, не вступая в контакт с объектом», — говорит Яо Чжао, первый автор статьи и научный сотрудник NC State. «Итак, хотя он по-прежнему меняет направление, когда вступает в контакт с объектом, что позволяет ему перемещаться по лабиринтам, он не может застрять между параллельными объектами. Вместо этого его способность двигаться по дугам позволяет ему, по сути, свободно перемещаться».

Исследователи продемонстрировали способность асимметричной конструкции мягкого робота перемещаться по более сложным лабиринтам, включая лабиринты с движущимися стенами, и проходить через пространства, уже, чем размер его тела. Исследователи протестировали новую конструкцию робота как на металлической поверхности, так и на песке.

«Эта работа — еще один шаг вперед, помогающий нам разрабатывать инновационные подходы к проектированию мягких роботов, особенно для тех приложений, где мягкие роботы смогут собирать тепловую энергию из окружающей среды», — говорит Инь.

Бумага, “Физически интеллектуальный автономный мягкий роботизированный выход из лабиринта,» появляется в журнале Достижения науки. Первым автором статьи является Яо Чжао, постдокторант из штата Северная Каролина. Хао Су, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина, является соавтором. Среди других соавторов — Яойе Хонг, недавний доктор философии. выпускник штата Северная Каролина; Янбин Ли, постдокторант из штата Северная Каролина; и Фанцзе Ци и Хайтао Цин, оба доктора философии. Студенты штата Северная Каролина.

Работа выполнена при поддержке Национального научного фонда по грантам 2005374, 2126072, 1944655 и 2026622.