Naukowcy, którzy stworzyli miękkiego robota, który potrafił poruszać się po prostych labiryntach bez nadzoru człowieka lub komputera, wykorzystali teraz tę pracę, tworząc „bezmózgiego” miękkiego robota, który może poruszać się w bardziej złożonych i dynamicznych środowiskach.
„W naszej wcześniejszej pracy wykazaliśmy, że nasz miękki robot był w stanie skręcać się i obracać po bardzo prostym torze przeszkód” – mówi Jie Yin, współautorka artykułu na temat tej pracy oraz profesor nadzwyczajny w dziedzinie mechaniki i lotnictwa inżynierii na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej. „Jednak nie mógł się obrócić, chyba że napotkał przeszkodę. W praktyce oznaczało to, że robot mógł czasami utknąć, odbijając się tam i z powrotem pomiędzy równoległymi przeszkodami.
„Opracowaliśmy nowego, miękkiego robota, który potrafi sam się obracać, co pozwala mu przedostać się przez kręte labirynty, a nawet pokonywać poruszające się przeszkody. A wszystko to odbywa się przy użyciu inteligencji fizycznej, a nie kierowania przez robota. komputer.”
Inteligencja fizyczna odnosi się do obiektów dynamicznych – takich jak miękkie roboty – których zachowaniem rządzi konstrukcja konstrukcyjna i materiały, z których są wykonane, a nie kierowanie nimi przez komputer lub interwencję człowieka.
Podobnie jak w przypadku wcześniejszej wersji, nowe miękkie roboty są wykonane z elastomerów ciekłokrystalicznych przypominających wstążki. Kiedy roboty zostaną umieszczone na powierzchni o temperaturze co najmniej 55 stopni Celsjusza (131 stopni Fahrenheita), czyli gorętszej niż otaczające powietrze, część wstęgi stykająca się z powierzchnią kurczy się, podczas gdy część wstęgi wystawiona na działanie powietrza nie nie. To wywołuje ruch toczenia; im cieplejsza powierzchnia, tym szybciej robot się toczy.
Jednakże, podczas gdy poprzednia wersja miękkiego robota miała symetryczną konstrukcję, nowy robot ma dwie odrębne połówki. Jedna połowa robota ma kształt skręconej wstążki, która rozciąga się w linii prostej, podczas gdy druga połowa ma kształt mocniej skręconej wstążki, która również owija się wokół siebie niczym kręcone schody.
Ta asymetryczna konstrukcja oznacza, że jeden koniec robota wywiera większy nacisk na podłoże niż drugi. Pomyśl o plastikowym kubku, który ma usta szersze niż podstawa. Jeśli przetoczysz go po stole, nie będzie się on toczył po linii prostej – poruszając się po stole, tworzy łuk. Dzieje się tak za sprawą asymetrycznego kształtu.
„Koncepcja naszego nowego robota jest dość prosta: ze względu na asymetryczną konstrukcję obraca się bez konieczności kontaktu z przedmiotem” – mówi Yao Zhao, pierwszy autor artykułu i pracownik naukowy ze stopniem doktora w NC State. „Tak więc, chociaż nadal zmienia kierunek, gdy zetknie się z obiektem – umożliwiając mu poruszanie się po labiryntach – nie może utknąć między równoległymi obiektami. Zamiast tego jego zdolność poruszania się po łukach pozwala mu zasadniczo poruszać się swobodnie .”
Naukowcy wykazali zdolność konstrukcji asymetrycznego miękkiego robota do poruszania się po bardziej złożonych labiryntach – w tym labiryntach z ruchomymi ścianami – i dopasowywania się do przestrzeni węższych niż rozmiar jego ciała. Naukowcy przetestowali nowy projekt robota zarówno na powierzchni metalowej, jak i w piasku.
„Ta praca to kolejny krok naprzód, który pomaga nam w opracowywaniu innowacyjnych podejść do projektowania miękkich robotów – szczególnie w przypadku zastosowań, w których miękkie roboty byłyby w stanie pozyskiwać energię cieplną ze swojego otoczenia” – mówi Yin.
Praca została wykonana dzięki wsparciu Narodowej Fundacji Nauki w ramach grantów 2005374, 2126072, 1944655 i 2026622.