Многу постоечки роботски системи црпат инспирација од природата, вештачки репродуцирајќи биолошки процеси, природни структури или однесување на животните за да постигнат конкретни цели. Тоа е затоа што животните и растенијата се вродено опремени со способности кои им помагаат да преживеат во нивните соодветни средини, а со тоа може да ги подобрат и перформансите на роботите надвор од лабораториските поставки.
„Меките роботски раце се нова генерација на роботски манипулатори кои се инспирирани од напредните способности за манипулација што ги покажуваат „без коски“ организми, како што се пипалата од октопод, стеблата на слонови, растенијата итн.“, Енрико Донато, еден од истражувачите студијата, изјави за Tech Xplore. „Преведувањето на овие принципи во инженерски решенија резултира во системи кои се составени од флексибилни лесни материјали кои можат да подлежат на мазна еластична деформација за да произведат усогласено и вешто движење. Поради овие пожелни карактеристики, овие системи се усогласени со површините и покажуваат физичка робусност и безбедна работа за луѓето по потенцијално ниска цена“.
Додека меките роботски краци може да се применат на широк опсег на проблеми од реалниот свет, тие би можеле да бидат особено корисни за автоматизирање на задачите што вклучуваат достигнување на саканите локации кои би можеле да бидат недостапни за крутите роботи. Многу истражувачки тимови неодамна се обидуваат да развијат контролери кои ќе им овозможат на овие флексибилни раце ефикасно да се справат со овие задачи.
„Општо земено, функционирањето на таквите контролери се потпира на пресметковни формулации кои можат да создадат валидно мапирање помеѓу два оперативни простори на роботот, т.е., просторот за задачи и просторот за активирање“, објасни Донато. „Меѓутоа, правилното функционирање на овие контролори генерално се потпира на повратни информации од видот што ја ограничува нивната важност во лабораториски средини, ограничувајќи ја распоредливоста на овие системи во природни и динамични средини. Оваа статија е првиот обид да се надмине ова нерешено ограничување и да се прошири досегот на овие системи до неструктурирани средини“.
„Спротивно на вообичаената заблуда дека растенијата не се движат, растенијата активно и намерно се движат од една точка до друга користејќи стратегии за движење засновани на растот“, рече Донато. „Овие стратегии се толку ефикасни што растенијата можат да ги колонизираат речиси сите живеалишта на планетата, способност што недостасува во животинското царство. Интересно е што за разлика од животните, стратегиите за движење на растенијата не произлегуваат од централниот нервен систем, туку тие произлегуваат поради софистицираните форми на децентрализирани механизми за пресметување“.
Контролната стратегија што го поткрепува функционирањето на контролорот на истражувачите се обидува да ги повтори софистицираните децентрализирани механизми што ги поткрепуваат движењата на растенијата. Тимот конкретно користеше алатки за вештачка интелигенција засновани на однесување, кои се состојат од децентрализирани компјутерски агенси комбинирани во структура одоздола нагоре.
„Новината на нашиот био-инспириран контролер лежи во неговата едноставност, каде што ги користиме основните механички функционалности на меката роботска рака за да генерираме целокупно однесување на дофат“, рече Донато. „Конкретно, меката роботска рака се состои од редундантен распоред на меки модули, од кои секој се активира преку тријада радијално распоредени актуатори. Добро е познато дека за таква конфигурација, системот може да генерира шест принципни насоки на свиткување“.
Компјутерските агенси кои го поткрепуваат функционирањето на контролорот на тимот ја искористуваат амплитудата и тајмингот на конфигурацијата на активаторот за да репродуцираат два различни типа на движења на растенијата, познати како циркумнутација и фототропизам. Обиколниците се осцилации кои вообичаено се забележуваат кај растенијата, додека фототропизмот се насочени движења кои ги приближуваат гранките или лисјата на растението до светлината.
Контролерот создаден од Донато и неговите колеги може да се префрла помеѓу овие две однесувања, постигнувајќи секвенцијална контрола на роботските раце кои се протегаат низ две фази. Првата од овие фази е фаза на истражување, каде што рацете ја истражуваат својата околина, додека втората е фаза на достигнување, каде што се движат за да стигнат до посакуваната локација или објект.
„Можеби најважното нешто од оваа конкретна работа е тоа што ова е прв пат вишокот на меки роботски краци да се овозможат достигнување способности надвор од лабораториската средина, со многу едноставна контролна рамка“, рече Донато. „Понатаму, контролорот е применлив за секој мекроботраката обезбеди сличен аранжман за активирање. Ова е чекор кон употребата на вградени стратегии за сензори и дистрибуирана контрола во континуум и меки роботи“.
Досега, истражувачите го тестираа својот контролер во серија тестови, користејќи модуларна, лесна и мека роботска рака, управувана со кабел, со 9 степени на слобода (9-DoF). Нивните резултати беа многу ветувачки, бидејќи контролорот и дозволи на раката да ја истражува околината и да стигне до целната локација поефикасно од другите контролни стратегии предложени во минатото.
Во иднина, новиот контролер би можел да се примени на други меки роботски раце и да се тестира и во лабораториски и во реални услови, за понатамошна проценка на неговата способност да се справи со динамични промени во животната средина. Во меѓувреме, Донато и неговите колеги планираат дополнително да ја развијат својата стратегија за контрола, за да може да произведе дополнителни роботски движења и однесувања на рацете.
„Во моментов бараме да ги подобриме способностите на контролорот за да овозможиме покомплексни однесувања како што се следење на целта, збратимување на целата рака итн., за да им овозможиме на таквите системи да функционираат во природни средини долги временски периоди“, додаде Донато.
Време на објавување: Јуни-06-2023 година