03 мая 2023 г. (Новости Наноуэрк) Since the term “soft robotics” was adopted in 2008, engineers in the field have been building diverse representations of flexible machines useful in exploration, locomotion, rehabilitation, and even space. One source of inspiration: the way animals move in the wild.
A team of MIT researchers has taken this a step further, developing SoftZoo, a bio-inspired platform that enables engineers to study soft robot co-design. The framework optimizes algorithms that consist of design, which determines what the robot will look like; and control, or the system that enables robotic motion, improving how users automatically generate outlines for potential machines.
Researchers developed a system for soft robot co-design, which means jointly searching and optimizing for robot design — the shape of the robot, where to put muscle in the robot body, how soft the robot is in different body regions; and based on the robot design, the way to control it to achieve a target task. (Image: Alex Shipps/MIT CSAIL and the researchers)
Taking a walk on the wild side, the platform features 3-D models of animals such as panda bears, fishes, sharks, and caterpillars as designs that can simulate soft robotics tasks like locomotion, agile turning, and path following in different environments. Whether by snow, desert, clay, or water, the platform demonstrates the performance trade-offs of various designs in different terrains.
“Our framework can help users find the best configuration for a robot’s shape, allowing them to design soft robotics algorithms that can do many different things,” says MIT PhD student Tsun-Hsuan Wang, an affiliate of the Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) who is a lead researcher on the project. “In essence, it helps us understand the best strategies for robots to interact with their environments.”
SoftZoo is more comprehensive than similar platforms, which already simulate design and control, because it models movement that reacts to the physical features of various biomes. The framework’s versatility comes from a differentiable multiphysics engine, which allows for the simulation of several aspects of a physical system at the same time, such as a baby seal turning on ice or a caterpillar inching across a wetland environment. The engine’s differentiability optimizes co-design by reducing the number of the often expensive simulations required to solve computational control and design problems. As a result, users can design and move soft robots with more sophisticated, specified algorithms.
The system’s ability to simulate interactions with different terrain illustrates the importance of morphology, a branch of biology that studies the shapes, sizes, and forms of different organisms. Depending on the environment, some biological structures are more optimal than others, much like comparing blueprints for machines that complete similar tasks.
These biological outlines can inspire more specialized, terrain-specific artificial life. “A jellyfish’s gently undulating geometry allows it to efficiently travel across large bodies of water, inspiring researchers to develop new breeds of soft robots and opening up unlimited possibilities of what artificial creatures cultivated entirely in silico can be capable of,” says Wang. “Additionally, dragonflies can perform very agile maneuvers that other flying creatures cannot complete because they have special structures on their wings that change their center of mass when they fly. Our platform optimizes locomotion the same way a dragonfly is naturally more adept at working through its surroundings.”
Robots previously struggled to navigate through cluttered environments because their bodies were not compliant with their surroundings. With SoftZoo, though, designers could develop the robot’s brain and body simultaneously, co-optimizing both terrestrial and aquatic machines to be more aware and specialized. With increased behavioral and morphological intelligence, the robots would then be more useful in completing rescue missions and conducting exploration. If a person went missing during a flood, for example, the robot could potentially traverse the waters more efficiently because it was optimized using methods demonstrated in the SotftZoo platform.
“SoftZoo provides open-source simulation for soft robot designers, helping them build real-world robots much more easily and flexibly while accelerating the machines’ locomotion capabilities in diverse environments,” adds study co-author Chuang Gan, a research scientist at the MIT-IBM Watson AI Lab who will soon be an assistant professor at the University of Massachusetts at Amherst.
“This computational approach to co-designing the soft robot bodies and their brains (that is, their controllers) opens the door to rapidly creating customized machines that are designed for a specific task,” adds Daniela Rus, director of CSAIL and the Andrew and Erna Viterbi Professor in the MIT Department of Electrical Engineering and Computer Science (EECS), who is another author of the work.
Before any type of robot is constructed, the framework could be a substitute for field testing unnatural scenes. For example, assessing how a bear-like robot behaves in a desert may be challenging for a research team working in the urban plains of Boston. Instead, soft robotics engineers could use 3-D models in SoftZoo to simulate different designs and evaluate how effective the algorithms controlling their robots are at navigation. In turn, this would save researchers time and resources.
Still, the limitations of current fabrication techniques stand in the way of bringing these soft robot designs to life. “Transferring from simulation to physical robot remains unsolved and requires further study,” says Wang. “The muscle models, spatially varying stiffness, and sensorization in SoftZoo cannot be straightforwardly realized with current fabrication techniques, so we are working on these challenges.”
In the future, the platform’s designers are eyeing applications in human mechanics, such as manipulation, given its ability to test robotic control. To demonstrate this potential, Wang’s team designed a 3-D arm throwing a snowball forward.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
- Источник: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62936.php
- :имеет
- :является
- :нет
- :куда
- $UP
- 10
- 11
- 12
- 8
- 9
- a
- способность
- ускоряющий
- Достигать
- через
- Добавляет
- принял
- Affiliate
- проворный
- AI
- Alex
- алгоритмы
- Позволяющий
- позволяет
- уже
- an
- и
- Эндрю
- животные
- Другой
- любой
- Приложения
- подхода
- МЫ
- ARM
- оружие
- искусственный
- искусственный интеллект
- AS
- аспекты
- Оценка
- помощник
- At
- автор
- автоматически
- Baby
- основанный
- BE
- Медведи
- , так как:
- было
- до
- ЛУЧШЕЕ
- биология
- тело
- Бостон
- изоферменты печени
- Мозг
- мозги
- Филиал
- Приведение
- строить
- Строительство
- by
- CAN
- не могу
- возможности
- способный
- Центр
- проблемы
- сложные
- изменение
- Соавтор
- выходит
- сравнив
- полный
- комплектующие
- уступчивый
- комплексный
- компьютер
- Информатика
- проведение
- Конфигурация
- контроль
- управление
- может
- Создающий
- CSAIL
- Текущий
- подгонянный
- Время
- демонстрировать
- убивают
- демонстрирует
- Кафедра
- в зависимости
- DESERT
- Проект
- предназначенный
- дизайнеры
- конструкций
- определяет
- развивать
- развитый
- развивающийся
- различный
- директор
- Разное
- do
- Двери
- Стрекозы
- Dragonfly
- в течение
- легко
- Эффективный
- эффективно
- электротехника
- позволяет
- Двигатель
- Проект и
- Инженеры
- полностью
- Окружающая среда
- средах
- сущность
- оценивать
- Даже
- пример
- дорогим
- исследование
- Особенности
- поле
- Найдите
- гибкого
- наводнение
- полет
- после
- Что касается
- формы
- вперед
- Рамки
- от
- далее
- будущее
- порождать
- геометрия
- данный
- схватывание
- Есть
- помощь
- помощь
- помогает
- Как
- HTTPS
- человек
- ICE
- if
- иллюстрирует
- изображение
- значение
- улучшение
- in
- В том числе
- расширились
- Вдохновение
- внушать
- вдохновляющий
- вместо
- Интеллекта
- взаимодействовать
- взаимодействие
- IT
- ЕГО
- JPG
- лаборатория
- лаборатория
- большой
- вести
- ЖИЗНЬЮ
- такое как
- недостатки
- посмотреть
- выглядит как
- Продукция
- Манипуляция
- многих
- Масса
- Массачусетс
- Май..
- означает
- механика
- методы
- средняя
- отсутствующий
- миссиях
- MIT
- Модели
- БОЛЕЕ
- движение
- двигаться
- движение
- много
- Откройте
- Навигация
- Новые
- номер
- объекты
- of
- .
- on
- ONE
- с открытым исходным кодом
- открытие
- Откроется
- оптимальный
- оптимизированный
- оптимизирует
- оптимизирующий
- or
- Другое
- Другое
- наши
- контуры
- путь
- выполнять
- производительность
- человек
- физический
- Платформа
- Платформы
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- возможности,
- потенциал
- потенциально
- предварительно
- проблемам
- Профессор
- Проект
- приводит
- положил
- быстро
- Реагирует
- реальный мир
- реализованный
- снижение
- районы
- реабилитация
- остатки
- обязательный
- требуется
- спасать
- исследованиям
- исследователь
- исследователи
- Полезные ресурсы
- результат
- робот
- робототехника
- Роботы
- то же
- Сохранить
- говорит
- Сцены
- Наука
- Ученый
- поиск
- несколько
- Форма
- формы
- Акулы
- сторона
- аналогичный
- моделирование
- одновременно
- с
- Размеры
- снег
- So
- мягкая
- РЕШАТЬ
- некоторые
- Скоро
- сложный
- Источник
- Space
- особый
- специализированный
- конкретный
- указанный
- стек
- стоять
- Шаг
- По-прежнему
- стратегий
- "Студент"
- исследования
- Кабинет
- такие
- система
- с
- цель
- Сложность задачи
- задачи
- команда
- снижения вреда
- земной
- тестXNUMX
- Тестирование
- чем
- который
- Ассоциация
- Будущее
- их
- Их
- тогда
- Эти
- они
- вещи
- этой
- хоть?
- Через
- Бросание
- время
- в
- путешествовать
- ОЧЕРЕДЬ
- Поворот
- напишите
- понимать
- Университет
- Неограниченный
- городской
- us
- использование
- пользователей
- через
- различный
- очень
- законопроект
- Вода
- Воды
- Уотсон
- Путь..
- we
- были
- Что
- когда
- будь то
- , которые
- в то время как
- КТО
- Дикий
- Живая природа
- будете
- Работа
- работает
- бы
- зефирнет