Maraming mga umiiral na robotics system ang kumukuha ng inspirasyon mula sa kalikasan, artipisyal na pagpaparami ng mga biological na proseso, natural na istruktura o pag-uugali ng hayop upang makamit ang mga partikular na layunin. Ito ay dahil ang mga hayop at halaman ay likas na nilagyan ng mga kakayahan na makakatulong sa kanila na mabuhay sa kani-kanilang mga kapaligiran, at sa gayon ay maaari ring mapabuti ang pagganap ng mga robot sa labas ng mga setting ng laboratoryo.
"Ang malambot na mga braso ng robot ay isang bagong henerasyon ng mga robotic manipulator na kumukuha ng inspirasyon mula sa mga advanced na kakayahan sa pagmamanipula na ipinakita ng mga 'walang buto' na organismo, tulad ng mga galamay ng octopus, putot ng elepante, halaman, atbp.," Enrico Donato, isa sa mga mananaliksik na nagsagawa. ang pag-aaral, sinabi sa Tech Xplore. "Ang pagsasalin ng mga prinsipyong ito sa mga solusyon sa engineering ay nagreresulta sa mga system na binubuo ng mga nababaluktot na magaan na materyales na maaaring sumailalim sa makinis na elastic deformation upang makabuo ng sumusunod at dexterous na paggalaw. Dahil sa mga kanais-nais na katangiang ito, ang mga sistemang ito ay umaayon sa mga ibabaw at nagpapakita ng pisikal na katatagan at ligtas na operasyon ng tao sa potensyal na mababang gastos."
Bagama't maaaring ilapat ang mga malambot na braso ng robot sa isang malawak na hanay ng mga problema sa totoong mundo, maaaring maging partikular na kapaki-pakinabang ang mga ito para sa pag-automate ng mga gawain na kinabibilangan ng pag-abot sa mga gustong lokasyon na maaaring hindi naa-access ng mga matibay na robot. Maraming mga research team ang kamakailan ay nagsisikap na bumuo ng mga controllers na magpapahintulot sa mga flexible arm na ito na epektibong harapin ang mga gawaing ito.
"Sa pangkalahatan, ang paggana ng mga naturang controller ay umaasa sa mga computational formulation na maaaring lumikha ng isang wastong pagmamapa sa pagitan ng dalawang operational space ng robot, ibig sabihin, task-space at actuator-space," paliwanag ni Donato. “Gayunpaman, ang wastong paggana ng mga controllers na ito sa pangkalahatan ay umaasa sa vision-feedback na naglilimita sa kanilang validity sa loob ng mga laboratory environment, na naghihigpit sa deployability ng mga system na ito sa natural at dynamic na mga kapaligiran. Ang artikulong ito ay ang unang pagtatangka upang malampasan ang hindi natugunan na limitasyon na ito at palawakin ang abot ng mga sistemang ito sa mga hindi nakaayos na kapaligiran."
"Salungat sa karaniwang maling kuru-kuro na ang mga halaman ay hindi gumagalaw, ang mga halaman ay aktibo at may layunin na lumipat mula sa isang punto patungo sa isa pa gamit ang mga diskarte sa paggalaw batay sa paglago," sabi ni Donato. "Ang mga estratehiyang ito ay napakabisa na ang mga halaman ay maaaring kolonisahin ang halos lahat ng mga tirahan sa planeta, isang kakayahan na kulang sa kaharian ng mga hayop. Kapansin-pansin, hindi tulad ng mga hayop, ang mga diskarte sa paggalaw ng halaman ay hindi nagmumula sa isang sentral na sistema ng nerbiyos, ngunit sa halip, lumitaw ang mga ito dahil sa mga sopistikadong anyo ng mga mekanismo ng desentralisadong computing.
Ang diskarte sa kontrol na nagpapatibay sa paggana ng controller ng mga mananaliksik ay sumusubok na gayahin ang mga sopistikadong desentralisadong mekanismo na nagpapatibay sa mga paggalaw ng mga halaman. Ang koponan ay partikular na gumamit ng mga tool sa artificial intelligence na nakabatay sa gawi, na binubuo ng mga desentralisadong ahente ng computing na pinagsama sa isang bottom-up na istraktura.
"Ang bagong bagay ng aming bio-inspired na controller ay nakasalalay sa pagiging simple nito, kung saan sinasamantala namin ang mga pangunahing mekanikal na functionality ng malambot na braso ng robot upang makabuo ng pangkalahatang pag-uugali sa pag-abot," sabi ni Donato. "Sa partikular, ang malambot na braso ng robot ay binubuo ng isang kalabisan na pag-aayos ng mga malambot na module, na ang bawat isa ay isinaaktibo sa pamamagitan ng isang triad ng mga radially arranged actuator. Kilalang-kilala na para sa gayong pagsasaayos, ang sistema ay maaaring makabuo ng anim na prinsipyong baluktot na direksyon."
Ang mga ahente ng computing na nagpapatibay sa paggana ng controller ng koponan ay nagsasamantala sa amplitude at timing sa configuration ng actuator upang magparami ng dalawang magkaibang uri ng paggalaw ng halaman, na kilala bilang circumnutation at phototropism. Ang mga circumnutations ay mga oscillation na karaniwang nakikita sa mga halaman, habang ang phototropism ay mga direksyong paggalaw na naglalapit sa mga sanga o dahon ng halaman sa liwanag.
Ang controller na ginawa ni Donato at ng kanyang mga kasamahan ay maaaring lumipat sa pagitan ng dalawang gawi na ito, na nakakamit ang sunud-sunod na kontrol ng mga robotic arm na sumasaklaw sa dalawang yugto. Ang una sa mga yugtong ito ay isang yugto ng paggalugad, kung saan ginalugad ng mga armas ang kanilang paligid, habang ang pangalawa ay isang yugto ng pag-abot, kung saan sila lumilipat upang maabot ang isang nais na lokasyon o bagay.
"Marahil ang pinakamahalagang pag-alis mula sa partikular na gawaing ito ay ang unang pagkakataon na ang mga kalabisan na malambot na robot na armas ay pinagana ang mga kakayahan sa labas ng kapaligiran ng laboratoryo, na may napakasimpleng balangkas ng kontrol," sabi ni Donato. "Higit pa rito, ang controller ay naaangkop sa anumang malambotrobotAng braso ay nagbigay ng katulad na pag-aayos ng actuation. Ito ay isang hakbang tungo sa paggamit ng naka-embed na sensing at distributed control strategies sa continuum at soft robots."
Sa ngayon, sinubukan ng mga mananaliksik ang kanilang controller sa isang serye ng mga pagsubok, gamit ang isang modular cable-driven, magaan at malambot na robotic arm na may 9 degrees ng kalayaan (9-DoF). Ang kanilang mga resulta ay lubos na nangangako, dahil pinahintulutan ng controller ang braso na parehong galugarin ang kapaligiran nito at maabot ang isang target na lokasyon nang mas epektibo kaysa sa iba pang mga diskarte sa pagkontrol na iminungkahi sa nakaraan.
Sa hinaharap, ang bagong controller ay maaaring ilapat sa iba pang malambot na robotic arm at masuri sa parehong laboratoryo at real-world na mga setting, upang higit pang masuri ang kakayahan nitong harapin ang mga dynamic na pagbabago sa kapaligiran. Samantala, pinaplano ni Donato at ng kanyang mga kasamahan na bumuo pa ng kanilang diskarte sa pagkontrol, upang makagawa ito ng karagdagang mga paggalaw at pag-uugali ng robotic arm.
"Kami ay kasalukuyang naghahanap upang pahusayin ang mga kakayahan ng controller upang paganahin ang mas kumplikadong mga pag-uugali tulad ng target na pagsubaybay, buong braso twining, atbp., upang paganahin ang mga naturang sistema na gumana sa natural na kapaligiran para sa mahabang panahon," idinagdag ni Donato.
Oras ng post: Hun-06-2023