Bezmózgie roboty poruszają się po labiryntach – Neuroscience News

streszczenie: Naukowcy zaprojektowali „bezmózgiego” miękkiego robota, który może autonomicznie poruszać się po złożonych środowiskach, korzystając z inteligencji fizycznej.

W przeciwieństwie do poprzedniego modelu, który można było włączyć tylko w przypadku napotkania przeszkody, ten robot może samodzielnie się przekształcać. Ten wyjątkowy ruch wynika z asymetrycznej konstrukcji, w której połowa wywiera większą siłę na podłoże.

Dzięki temu mogą poruszać się po łukach, przemierzać dynamiczne labirynty i unikać wpadania pomiędzy równoległymi obiektami.

Kluczowe fakty:

1. Miękki robot działa dzięki „inteligencji fizycznej”, co oznacza, że ​​jego zachowanie jest podyktowane konstrukcją konstrukcyjną i materiałami, co eliminuje potrzebę sterowania komputerowego lub ludzkiego.
2. Robot ten jest wykonany z wstęgowych materiałów z gumy ciekłokrystalicznej i porusza się po umieszczeniu na powierzchni gorętszej niż otaczające powietrze; Im cieplejsza powierzchnia, tym szybciej się obraca.
3. Asymetryczna konstrukcja robota umożliwia mu poruszanie się po łukach, dzięki czemu może poruszać się po labiryntach bez utknięcia, a nawet przemieszczać się pomiędzy równoległymi przeszkodami.

źródło: Karolina Północna

Naukowcy, którzy stworzyli miękkiego robota, który może 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 poprzedniej pracy pokazaliśmy, że nasz miękki robot był w stanie skręcać się i skręcać po bardzo prostym torze przeszkód” – mówi Ji Yin, współautorka artykułu na temat tej pracy i profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej i lotniczej. Inżynieria na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej.

„Jednak był w stanie dokonać transformacji tylko wtedy, gdy napotkał przeszkodę. W praktyce oznaczało to, że robot mógł czasami utknąć, skacząc tam i z powrotem pomiędzy równoległymi przeszkodami.

„Opracowaliśmy nowego, miękkiego robota, który potrafi samodzielnie się obracać, dzięki czemu może przedostać się przez kręte labirynty, a nawet pokonywać ruchome przeszkody. Wszystko to odbywa się za pomocą inteligencji fizycznej, a nie kierowania komputerem.

Inteligencja fizyczna odnosi się do obiektów dynamicznych – takich jak miękkie roboty – których zachowanie zależy od ich konstrukcji i materiałów, z których są wykonane, a nie od działania komputera lub interwencji człowieka.

Podobnie jak w poprzedniej wersji, nowe miękkie roboty wykonane są z ciekłokrystalicznego elastomeru przypominającego wstążkę. Kiedy roboty zostaną umieszczone na powierzchni o temperaturze co najmniej 55°C (131°F), czyli wyższej niż otaczające powietrze, część taśmy stykająca się z powierzchnią kurczy się, natomiast część taśmy odsłonięta do powietrza nie. Powoduje to ruch toczny. Im cieplejsza powierzchnia, tym szybciej robot się obraca.

Jednakże, podczas gdy poprzednia wersja miękkiego robota miała symetryczną konstrukcję, nowy robot ma dwie odrębne połówki. Połowa robota to skręcona wstążka, która rozciąga się w linii prostej, podczas gdy druga połowa to ciaśniej skręcona wstążka, 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 toczył po linii prostej – poruszając się po stole, tworzy łuk. Dzieje się tak za sprawą asymetrycznego kształtu.

„Koncepcja nowego robota jest dość prosta: ze względu na asymetryczną konstrukcję obraca się on bez konieczności dotykania czegokolwiek” – mówi Yao Zhao, pierwszy autor artykułu i pracownik naukowy ze stopniem doktora w NC State.

„A więc, podczas gdy on nadal zmienia kierunek, kiedy to robi Do Wchodzi w kontakt z obiektem, co pozwala mu poruszać się po labiryntach i nie może utknąć pomiędzy równoległymi obiektami. Zamiast tego jego zdolność do poruszania się po łukach pozwala mu na swobodne poruszanie się.

Naukowcy wykazali zdolność miękkiej, asymetrycznej konstrukcji 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 na metalowej powierzchni i na 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 będą w stanie pozyskiwać energię cieplną ze swojego otoczenia” – mówi Yin.

Artykuł zatytułowany „Escape from the Soft Robotic Maze with Physical Intelligence” zostanie opublikowany 8 września w czasopiśmie. Postęp nauki. Pierwszym autorem artykułu jest Yao Zhao, pracownik naukowy ze stopniem doktora w NC State.

Hao Su, profesor inżynierii mechanicznej i lotniczej w NC State, jest współautorem. Dodatkowi współautorzy to Yaoye Hong, niedawna doktorantka. Absolwent stanu NC. Yanbin Li, pracownik naukowy ze stopniem doktora w NC State; oraz Fangjie Qi i Haitao Qing, obaj ze stopniem doktora. Studenci w stanie NC.

Finansowanie: Praca została wykonana przy wsparciu National Science Foundation w ramach grantów 2005374, 2126072, 1944655 i 2026622.

O nowościach naukowych z zakresu robotyki i neurotechnologii

autor: Matta Shipmana
źródło: Karolina Północna
Komunikacja: Matt Shipman – stan Karolina Północna
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News

Oryginalne wyszukiwanie: Otwarty dostęp.
„Ucieczka z miękkiego, fizycznie inteligentnego labiryntu robotów„Przez Ji Yin i in. Postęp nauki

podsumowanie

Ucieknij z fizycznie inteligentnego, miękkiego labiryntu robotów

Autonomiczna nawigacja w labiryncie jest atrakcyjna, ale stanowi wyzwanie w przypadku miękkiej robotyki, ponieważ pozwala na eksplorację nieznanych wcześniej nieustrukturyzowanych środowisk, często wymagając ludzkiego umysłu, który integruje pokładowe zasilanie, czujniki i sterowanie na potrzeby inteligencji obliczeniowej.

W tym artykule opisujemy wykorzystanie inteligencji geometrycznej i materialnej w samoobrotowych robotach na bazie płynnego elastomeru do autonomicznej ucieczki ze złożonych wielokanałowych labiryntów bez potrzeby posiadania ludzkiego mózgu.

Miękki robot zasilany energią ekotermiczną ma asymetryczną geometrię z hybrydowym skrętem i spiralnymi kształtami na dwóch końcach. Ta geometryczna asymetria umożliwia aktywny i trwały potencjał samoobrotu, w przeciwieństwie do ich symetrycznych odpowiedników w skręconych lub spiralnych kształtach, które wykazują jedynie przejściowy samoobrót poprzez nieskręcenie.

Łącząc samoprzechwytywanie odruchu ruchu, pokazuje unikalne zakrzywione kręte ścieżki, aby uniknąć uwięzienia przez swoje odpowiedniki, umożliwiając udaną ucieczkę z różnych trudnych labiryntów, w tym labiryntów na ziarnistym terenie, labiryntów z wąskimi szczelinami, a nawet labiryntów na miejscu Zmień układy.