Integrazione basata su origami di robot che percepiscono, decidono e rispondono

Integrazione basata su origami di robot che percepiscono, decidono e rispondono

Timestamp: 4 aprile 2023 12:19
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04 aprile 2023 (Notizie Nanowerk) I robot hanno utilizzato una tecnica simile all'antica arte della piegatura della carta per sviluppare macchine autonome da fogli sottili e flessibili. Questi robot leggeri sono più semplici ed economici da realizzare e più compatti per facilitare lo stoccaggio e il trasporto. Tuttavia, i rigidi chip per computer tradizionalmente necessari per abilitare le capacità avanzate dei robot (rilevamento, analisi e risposta all'ambiente) aggiungono ulteriore peso ai materiali in fogli sottili e li rendono più difficili da piegare. I componenti a base di semiconduttori devono quindi essere aggiunti dopo che un robot ha preso la sua forma definitiva. Ora, un team multidisciplinare guidato da ricercatori della Samueli School of Engineering dell'UCLA ha creato una nuova tecnica di fabbricazione per robot completamente pieghevoli in grado di eseguire una varietà di compiti complessi senza fare affidamento sui semiconduttori. Uno studio che dettaglia i risultati della ricerca è stato pubblicato in Nature Communications ("Integrazione basata su origami di robot che rilevano, decidono e rispondono"). robot ispirato agli origami Un robot ispirato agli origami progettato da un team guidato dall'UCLA che può invertire la direzione quando una delle sue antenne rileva un ostacolo. (Wenzhong Yan, UCLA) Incorporando materiali flessibili ed elettricamente conduttivi in ​​un sottile foglio di pellicola di poliestere pretagliato, i ricercatori hanno creato un sistema di unità di elaborazione delle informazioni, o transistor, che possono essere integrati con sensori e attuatori. Hanno poi programmato il foglio con semplici funzioni analogiche da computer che emulano quelle dei semiconduttori. Una volta tagliato, piegato e assemblato, il foglio si trasforma in un robot autonomo in grado di percepire, analizzare e agire in risposta ai loro ambienti con precisione. I ricercatori hanno chiamato i loro robot "OrigaMechs", abbreviazione di Origami MechanoBots. "Questo lavoro porta a una nuova classe di robot origami con capacità e livelli di autonomia ampliati, pur mantenendo gli attributi favorevoli associati alla fabbricazione basata sulla piegatura degli origami", ha affermato l'autore principale dello studio Wenzhong Yan, uno studente di dottorato in ingegneria meccanica dell'UCLA. Gli OrigaMech hanno derivato le loro capacità di calcolo da una combinazione di interruttori multipli origami meccanici creati dalle pieghe e comandi logici booleani programmati, come "AND", "OR" e "NOT". Gli interruttori abilitavano un meccanismo che emetteva selettivamente segnali elettrici in base alla pressione variabile e all'ingresso di calore nel sistema. Utilizzando il nuovo approccio, il team ha costruito tre robot per dimostrare il potenziale del sistema:
  • un robot ambulante simile a un insetto che inverte la direzione quando una delle sue antenne rileva un ostacolo
  • un robot simile a una trappola per mosche di Venere che avvolge una "preda" quando entrambi i suoi sensori della mascella rilevano un oggetto
  • un robot a due ruote riprogrammabile in grado di muoversi lungo percorsi prestabiliti di diversi schemi geometrici
    • Un robot simile a una trappola per mosche di Venere che avvolge una "preda" quando entrambi i suoi sensori della mascella rilevano un oggetto Un robot simile a una trappola per mosche di Venere che avvolge una "preda" quando entrambi i suoi sensori della mascella rilevano un oggetto. (Immagine: UCLA) Mentre i robot erano legati a una fonte di alimentazione per la dimostrazione, i ricercatori hanno affermato che l'obiettivo a lungo termine sarebbe quello di dotare i robot origami autonomi di un sistema di accumulo di energia incorporato alimentato da batterie al litio a film sottile. Il design senza chip può portare a robot in grado di lavorare in ambienti estremi - forti campi radiativi o magnetici e luoghi con intensi segnali di radiofrequenza o scariche elettrostatiche elevate - dove l'elettronica tradizionale basata su semiconduttori potrebbe non funzionare. "Questi tipi di scenari pericolosi o imprevedibili, come durante un disastro naturale o causato dall'uomo, potrebbero essere i luoghi in cui i robot origami si sono rivelati particolarmente utili", ha affermato il ricercatore principale dello studio Ankur Mehta, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica e direttore del laboratorio dell'UCLA per macchine integrate e robot onnipresenti. "I robot potrebbero essere progettati per funzioni speciali e prodotti su richiesta molto rapidamente", ha aggiunto Mehta. "Inoltre, mentre è molto lontano, potrebbero esserci ambienti su altri pianeti in cui i robot esploratori che sono impermeabili a quegli scenari sarebbero molto desiderabili." I robot preassemblati costruiti con questa tecnica flessibile taglia e piega potrebbero essere trasportati in imballaggi piatti per un enorme risparmio di spazio. Questo è importante in scenari come le missioni spaziali, dove ogni centimetro cubo conta. I robot a basso costo, leggeri e semplici da fabbricare potrebbero anche portare a strumenti educativi innovativi o nuovi tipi di giocattoli e giochi.

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