Ενσωμάτωση ρομπότ με βάση το Origami που αισθάνονται, αποφασίζουν και ανταποκρίνονται

04 Απριλίου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Οι ρομποτικοί χρησιμοποιούν μια τεχνική παρόμοια με την αρχαία τέχνη του διπλώματος χαρτιού για να αναπτύξουν αυτόνομες μηχανές από λεπτά, εύκαμπτα φύλλα. Αυτά τα ελαφριά ρομπότ είναι απλούστερα και φθηνότερα στην κατασκευή και πιο συμπαγή για ευκολότερη αποθήκευση και μεταφορά. Ωστόσο, τα άκαμπτα τσιπ υπολογιστών που απαιτούνταν παραδοσιακά για να επιτρέψουν τις προηγμένες δυνατότητες ρομπότ - ανίχνευση, ανάλυση και απόκριση στο περιβάλλον - προσθέτουν επιπλέον βάρος στα υλικά λεπτών φύλλων και τα καθιστούν πιο δύσκολο να διπλωθούν. Επομένως, τα εξαρτήματα που βασίζονται σε ημιαγωγούς πρέπει να προστεθούν αφού ένα ρομπότ πάρει το τελικό του σχήμα. Τώρα, μια διεπιστημονική ομάδα με επικεφαλής ερευνητές στο UCLA Samueli School of Engineering δημιούργησε μια νέα τεχνική κατασκευής για πλήρως αναδιπλούμενα ρομπότ που μπορούν να εκτελέσουν μια ποικιλία σύνθετων εργασιών χωρίς να βασίζονται σε ημιαγωγούς. Μια μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύτηκε στο Nature Communications («Ενσωμάτωση ρομπότ που βασίζεται στο Origami που αντιλαμβάνεται, αποφασίζει και ανταποκρίνεται»). Ένα ρομπότ εμπνευσμένο από το origami που σχεδιάστηκε από μια ομάδα υπό την ηγεσία του UCLA που μπορεί να αντιστρέψει την κατεύθυνση όταν κάποια από τις κεραίες του αντιληφθεί ένα εμπόδιο. (Wenzhong Yan, UCLA) Με την ενσωμάτωση εύκαμπτων και ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών σε ένα προκομμένο, λεπτό φύλλο πολυεστέρα, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα σύστημα μονάδων επεξεργασίας πληροφοριών ή τρανζίστορ, τα οποία μπορούν να ενσωματωθούν με αισθητήρες και ενεργοποιητές. Στη συνέχεια προγραμμάτισαν το φύλλο με απλές αναλογικές συναρτήσεις υπολογιστή που μιμούνται αυτές των ημιαγωγών. Μόλις κοπεί, διπλωθεί και συναρμολογηθεί, το φύλλο μεταμορφώθηκε σε ένα αυτόνομο ρομπότ που μπορεί να ανιχνεύσει, να αναλύσει και να ενεργήσει ως απόκριση στο περιβάλλον του με ακρίβεια. Οι ερευνητές ονόμασαν τα ρομπότ τους «OrigaMechs», συντομογραφία του Origami MechanoBots. «Αυτή η εργασία οδηγεί σε μια νέα κατηγορία ρομπότ origami με διευρυμένες δυνατότητες και επίπεδα αυτονομίας, διατηρώντας παράλληλα τα ευνοϊκά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την κατασκευή με βάση το πτυσσόμενο origami», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Wenzhong Yan, φοιτητής διδακτορικού μηχανολόγου μηχανικής του UCLA. Οι OrigaMechs άντλησαν τις υπολογιστικές τους ικανότητες από έναν συνδυασμό μηχανικών πολυπλεξικών διακοπτών origami που δημιουργήθηκαν από τις πτυχές και προγραμματισμένες λογικές εντολές Boole, όπως «AND», «OR» και «NOT». Οι διακόπτες επέτρεψαν έναν μηχανισμό που εξάγει επιλεκτικά ηλεκτρικά σήματα με βάση τη μεταβλητή πίεση και την είσοδο θερμότητας στο σύστημα. Χρησιμοποιώντας τη νέα προσέγγιση, η ομάδα κατασκεύασε τρία ρομπότ για να δείξει τις δυνατότητες του συστήματος:

ένα ρομπότ που περπατά σαν έντομο που αντιστρέφει την κατεύθυνση όταν κάποια από τις κεραίες του αντιλαμβάνεται ένα εμπόδιο

ένα ρομπότ σαν μυγοπαγίδα της Αφροδίτης που τυλίγει ένα «θήραμα» όταν και οι δύο αισθητήρες του σαγονιού του ανιχνεύουν ένα αντικείμενο

ένα επαναπρογραμματιζόμενο δίτροχο ρομπότ που μπορεί να κινείται κατά μήκος προσχεδιασμένων μονοπατιών διαφορετικών γεωμετρικών μοτίβων

Ένα ρομπότ που μοιάζει με μυγοπαγίδα της Αφροδίτης που τυλίγει ένα «θήραμα» όταν και οι δύο αισθητήρες του σαγονιού του ανιχνεύουν ένα αντικείμενο. (Εικόνα: UCLA) Ενώ τα ρομπότ ήταν δεμένα σε μια πηγή ενέργειας για την επίδειξη, οι ερευνητές είπαν ότι ο μακροπρόθεσμος στόχος θα ήταν να εξοπλίσουν τα αυτόνομα ρομπότ origami με ένα ενσωματωμένο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας που τροφοδοτείται από μπαταρίες λιθίου λεπτής μεμβράνης. Ο σχεδιασμός χωρίς τσιπ μπορεί να οδηγήσει σε ρομπότ ικανά να λειτουργούν σε ακραία περιβάλλοντα - ισχυρά ακτινοβολία ή μαγνητικά πεδία και μέρη με έντονα σήματα ραδιοσυχνοτήτων ή υψηλές ηλεκτροστατικές εκκενώσεις - όπου τα παραδοσιακά ηλεκτρονικά που βασίζονται σε ημιαγωγούς ενδέχεται να μην λειτουργούν. «Αυτοί οι τύποι επικίνδυνων ή απρόβλεπτων σεναρίων, όπως κατά τη διάρκεια μιας φυσικής ή ανθρωπογενούς καταστροφής, θα μπορούσαν να είναι εκεί όπου τα ρομπότ origami αποδείχτηκαν ιδιαίτερα χρήσιμα», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής της μελέτης Ankur Mehta, επίκουρος καθηγητής ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών και διευθυντής του εργαστηρίου του UCLA. για ενσωματωμένες μηχανές και πανταχού παρόντα ρομπότ. «Τα ρομπότ θα μπορούσαν να σχεδιαστούν για ειδικές λειτουργίες και να κατασκευαστούν κατά παραγγελία πολύ γρήγορα», πρόσθεσε η Mehta. «Επίσης, ενώ είναι πολύ μακριά, θα μπορούσαν να υπάρχουν περιβάλλοντα σε άλλους πλανήτες όπου τα ρομπότ εξερευνητές που είναι αδιαπέραστα από αυτά τα σενάρια θα ήταν πολύ επιθυμητά». Τα προσυναρμολογημένα ρομπότ που κατασκευάζονται με αυτήν την ευέλικτη τεχνική κοπής και διπλώματος θα μπορούσαν να μεταφερθούν σε επίπεδη συσκευασία για τεράστια εξοικονόμηση χώρου. Αυτό είναι σημαντικό σε σενάρια όπως οι διαστημικές αποστολές, όπου κάθε κυβικό εκατοστό μετράει. Τα χαμηλού κόστους, ελαφριά και απλά στην κατασκευή ρομπότ θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν σε καινοτόμα εκπαιδευτικά εργαλεία ή νέους τύπους παιχνιδιών και παιχνιδιών.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62741.php