Origami-based Integration Of Robots That Sense, Decide, And Respond

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

04. huhtikuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Robootikot ovat käyttäneet muinaista paperin taittamisen kaltaista tekniikkaa kehittääkseen itsenäisiä koneita ohuista, taipuisista arkeista. Nämä kevyet robotit ovat yksinkertaisempia ja halvempia valmistaa ja kompakteja helpottamaan varastointia ja kuljetusta. Kuitenkin jäykät tietokonesirut, joita perinteisesti tarvitaan mahdollistamaan kehittyneet robottiominaisuudet – ympäristön tunnistaminen, analysointi ja reagointi – lisäävät ohuita levymateriaaleja ja tekevät niistä vaikeampaa taittaa. Puolijohdepohjaiset komponentit on siksi lisättävä, kun robotti on saanut lopullisen muotonsa. Nyt UCLA Samueli School of Engineeringin tutkijoiden johtama monitieteinen tiimi on luonut uuden valmistustekniikan täysin taitettaville roboteille, jotka voivat suorittaa monia monimutkaisia tehtäviä ilman puolijohteita. Tutkimustuloksia sisältävä tutkimus julkaistiin vuonna Luonto Viestintä ("Origami-pohjainen robottien integrointi, jotka tunnistavat, päättävät ja reagoivat"). origami-vaikutteinen robotti

UCLA:n johtaman tiimin suunnittelema origami-inspiroima robotti, joka voi kääntää suunnan, kun jompikumpi sen antenneista havaitsee esteen. (Wenzhong Yan, UCLA) Upottamalla joustavia ja sähköä johtavia materiaaleja valmiiksi leikatuksi, ohueksi polyesterikalvolevyksi, tutkijat loivat järjestelmän tiedonkäsittelyyksiköistä eli transistoreista, jotka voidaan integroida antureiden ja toimilaitteiden kanssa. Sitten he ohjelmoivat levylle yksinkertaisia tietokoneanalogisia toimintoja, jotka jäljittelevät puolijohteiden toimintoja. Kun arkki on leikattu, taitettu ja koottu, se muuttui itsenäiseksi robotiksi, joka tunnistaa, analysoi ja reagoi ympäristönsä tarkasti. Tutkijat antoivat roboteilleen nimen "OrigaMechs", lyhenne sanoista Origami MechanoBots. "Tämä työ johtaa uuteen luokkaan origami-robotteja, joilla on laajennetut ominaisuudet ja autonomian taso säilyttäen samalla origami-taittopohjaiseen valmistukseen liittyvät suotuisat ominaisuudet", sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja Wenzhong Yan, UCLA:n konetekniikan tohtoriopiskelija. OrigaMechit saivat laskentakykynsä yhdistelmästä mekaanisia origami-multipleksoituja kytkimiä, jotka on luotu taitoksilla ja ohjelmoiduilla Boolen logiikkakomennoilla, kuten "AND", "OR" ja "NOT". Kytkimet mahdollistivat mekanismin, joka tuottaa selektiivisesti sähköisiä signaaleja järjestelmään muuttuvan paineen ja lämmöntuodon perusteella. Uuden lähestymistavan avulla tiimi rakensi kolme robottia osoittamaan järjestelmän potentiaalia:

hyönteisen kaltainen kävelyrobotti, joka muuttaa suuntaa, kun jompikumpi antenneistaan havaitsee esteen

Venuksen kärpäsloukkua muistuttava robotti, joka ympäröi "saaliin", kun sen molemmat leuka-anturit havaitsevat kohteen

uudelleenohjelmoitava kaksipyöräinen robotti, joka voi liikkua ennalta suunniteltuja erilaisia geometrisia kuvioita pitkin

Venuksen kärpäsloukkua muistuttava robotti, joka ympäröi "saaliin", kun sen molemmat leuka-anturit havaitsevat kohteen. (Kuva: UCLA) Vaikka robotit oli kytketty virtalähteeseen demonstraatiota varten, tutkijoiden mukaan pitkän aikavälin tavoitteena olisi varustaa autonomiset origami-robotit sulautetulla energian varastointijärjestelmällä, joka saa virtansa ohutkalvolitiumparistoista. Siruton rakenne voi johtaa robotteihin, jotka pystyvät toimimaan äärimmäisissä ympäristöissä – voimakkaissa säteily- tai magneettikentissä ja paikoissa, joissa on voimakkaita radiotaajuisia signaaleja tai korkeita sähköstaattisia purkauksia – joissa perinteinen puolijohdepohjainen elektroniikka saattaa epäonnistua. "Tällaisissa vaarallisissa tai arvaamattomissa skenaarioissa, kuten luonnonkatastrofin tai ihmisen aiheuttaman katastrofin aikana, origamirobotit voivat osoittautua erityisen hyödyllisiksi", sanoi tutkimuksen päätutkija Ankur Mehta, sähkö- ja tietokonetekniikan apulaisprofessori ja UCLA:n laboratorion johtaja. sulautetuille koneille ja kaikkialla oleville roboteille. "Robotit voitaisiin suunnitella erikoistoimintoihin ja valmistaa tarpeen mukaan erittäin nopeasti", Mehta lisäsi. "Lisäksi, vaikka se on hyvin kaukana, muilla planeetoilla voi olla ympäristöjä, joissa kyseisille skenaarioille läpäisemättömät tutkimusrobotit olisivat erittäin toivottavia." Tällä joustavalla leikkaa ja taita -tekniikalla rakennetut valmiiksi kootut robotit voidaan kuljettaa litteissä pakkauksissa, mikä säästää huomattavasti tilaa. Tämä on tärkeää skenaarioissa, kuten avaruustehtävissä, joissa jokainen kuutiosenttimetri on tärkeä. Halvat, kevyet ja yksinkertaisesti valmistettavat robotit voisivat myös johtaa innovatiivisiin opetusvälineisiin tai uudentyyppisiin leluihin ja peleihin.