Oparta na origami integracja robotów, które wyczuwają, podejmują decyzje i reagują

04 kwietnia 2023 (Wiadomości Nanowerk) Robotycy używali techniki podobnej do starożytnej sztuki składania papieru, aby opracować autonomiczne maszyny z cienkich, elastycznych arkuszy. Te lekkie roboty są prostsze i tańsze w wykonaniu oraz bardziej kompaktowe, co ułatwia ich przechowywanie i transport. Jednak sztywne chipy komputerowe tradycyjnie potrzebne do umożliwienia robotom zaawansowanych funkcji — wykrywania, analizowania i reagowania na otoczenie — zwiększają wagę cienkich arkuszy materiałów i utrudniają ich składanie. Elementy półprzewodnikowe muszą być zatem dodawane po tym, jak robot nabierze ostatecznego kształtu. Teraz multidyscyplinarny zespół kierowany przez naukowców z UCLA Samueli School of Engineering stworzył nową technikę wytwarzania w pełni składanych robotów, które mogą wykonywać różnorodne złożone zadania bez polegania na półprzewodnikach. Badanie szczegółowo opisujące wyniki badań zostało opublikowane w Nature Communications („Oparta na origami integracja robotów, które wyczuwają, decydują i reagują”). Inspirowany origami robot zaprojektowany przez zespół kierowany przez UCLA, który może zmienić kierunek, gdy któraś z jego anten wykryje przeszkodę. (Wenzhong Yan, UCLA) Poprzez osadzenie elastycznych i przewodzących prąd elektryczny materiałów we wstępnie wyciętej, cienkiej folii poliestrowej, naukowcy stworzyli system jednostek przetwarzających informacje lub tranzystorów, które można zintegrować z czujnikami i elementami wykonawczymi. Następnie zaprogramowali arkusz za pomocą prostych analogicznych funkcji komputerowych, które emulują funkcje półprzewodników. Po pocięciu, złożeniu i złożeniu arkusz przekształcił się w autonomicznego robota, który potrafi precyzyjnie wykrywać, analizować i reagować na otoczenie. Naukowcy nazwali swoje roboty „OrigaMechs”, co jest skrótem od Origami MechanoBots. „Ta praca prowadzi do nowej klasy robotów origami o rozszerzonych możliwościach i poziomach autonomii, przy jednoczesnym zachowaniu korzystnych atrybutów związanych z produkcją opartą na składaniu origami” – powiedział główny autor badań Wenzhong Yan, doktorant inżynierii mechanicznej UCLA. OrigaMechs wywodzi swoje możliwości obliczeniowe z kombinacji mechanicznych przełączników multipleksowanych origami utworzonych przez fałdy i zaprogramowane polecenia logiki logicznej, takie jak „AND”, „OR” i „NOT”. Przełączniki umożliwiły mechanizm, który selektywnie wysyła sygnały elektryczne na podstawie zmiennego ciśnienia i ciepła wprowadzanego do systemu. Korzystając z nowego podejścia, zespół zbudował trzy roboty, aby zademonstrować potencjał systemu:

przypominający owada chodzący robot, który zmienia kierunek, gdy któraś z jego anten wykryje przeszkodę

robot podobny do pułapki na muchy Wenus, który otacza „ofiarę”, gdy oba czujniki szczęk wykryją obiekt

reprogramowalny dwukołowy robot, który może poruszać się po wcześniej zaprojektowanych ścieżkach o różnych wzorach geometrycznych

Robot podobny do pułapki na muchy Wenus, który obejmuje „ofiarę”, gdy oba czujniki szczęk wykryją obiekt. (Zdj.: UCLA) Podczas gdy roboty były podłączone do źródła zasilania na potrzeby demonstracji, naukowcy stwierdzili, że długoterminowym celem będzie wyposażenie autonomicznych robotów origami we wbudowany system magazynowania energii zasilany cienkowarstwowymi bateriami litowymi. Konstrukcja pozbawiona chipów może prowadzić do robotów zdolnych do pracy w ekstremalnych warunkach — silnych polach promieniowania lub magnetycznych oraz miejscach o intensywnych sygnałach o częstotliwości radiowej lub wysokich wyładowaniach elektrostatycznych — w których tradycyjna elektronika oparta na półprzewodnikach może nie działać. „Tego rodzaju niebezpieczne lub nieprzewidywalne scenariusze, takie jak katastrofa naturalna lub katastrofa spowodowana przez człowieka, mogą być szczególnie przydatne w przypadku robotów origami” – powiedział główny badacz Ankur Mehta, adiunkt inżynierii elektrycznej i komputerowej oraz dyrektor Laboratorium UCLA dla maszyn wbudowanych i wszechobecnych robotów. „Roboty można projektować do zadań specjalnych i bardzo szybko produkować na żądanie” — dodał Mehta. „Ponadto, chociaż jest to bardzo daleko, na innych planetach mogą istnieć środowiska, w których bardzo pożądane byłyby roboty-odkrywcy, które są odporne na te scenariusze”. Wstępnie zmontowane roboty zbudowane za pomocą tej elastycznej techniki wycinania i składania mogłyby być transportowane w płaskich opakowaniach, co pozwoliłoby na ogromną oszczędność miejsca. Jest to ważne w scenariuszach takich jak misje kosmiczne, gdzie liczy się każdy centymetr sześcienny. Niedrogie, lekkie i proste w produkcji roboty mogą również prowadzić do innowacyjnych narzędzi edukacyjnych lub nowych rodzajów zabawek i gier.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62741.php