Origami temelječa integracija robotov, ki zaznavajo, odločajo in se odzivajo

04. april 2023 (Nanowerk novice) Robotiki uporabljajo tehniko, podobno starodavni umetnosti zgibanja papirja, da bi razvili avtonomne stroje iz tankih, upogljivih listov. Ti lahki roboti so preprostejši in cenejši za izdelavo ter bolj kompaktni za lažje shranjevanje in transport. Vendar togi računalniški čipi, ki so tradicionalno potrebni za omogočanje naprednih robotskih zmogljivosti – zaznavanje, analiziranje in odzivanje na okolje – dodajo dodatno težo tankim listnim materialom in jih otežijo zgibanje. Komponente, ki temeljijo na polprevodnikih, je zato treba dodati, ko robot prevzame končno obliko. Zdaj je multidisciplinarna ekipa, ki jo vodijo raziskovalci na UCLA Samueli School of Engineering, ustvarila novo tehniko izdelave za popolnoma zložljive robote, ki lahko opravljajo različne kompleksne naloge, ne da bi se zanašali na polprevodnike. Študija, ki podrobno opisuje izsledke raziskave, je bila objavljena v Nature Communications (»Integracija robotov, ki zaznavajo, odločajo in se odzivajo, temelji na origamiju«). Robot, ki ga je navdihnil origami, je oblikovala ekipa pod vodstvom UCLA, ki lahko obrne smer, ko katera od njegovih anten zazna oviro. (Wenzhong Yan, UCLA) Z vdelavo prožnih in električno prevodnih materialov v predhodno izrezano tanko folijo iz poliestra so raziskovalci ustvarili sistem enot za obdelavo informacij ali tranzistorjev, ki jih je mogoče integrirati s senzorji in aktuatorji. Nato so list programirali s preprostimi računalniškimi analognimi funkcijami, ki posnemajo funkcije polprevodnikov. Ko je bil list razrezan, zložen in sestavljen, se je preoblikoval v avtonomnega robota, ki lahko natančno zaznava, analizira in se odziva na svoje okolje. Raziskovalci so svoje robote poimenovali "OrigaMechs", okrajšava za Origami MechanoBots. "To delo vodi do novega razreda origami robotov z razširjenimi zmožnostmi in stopnjami avtonomije, hkrati pa ohranja ugodne lastnosti, povezane z izdelavo na osnovi zlaganja origamija," je povedal glavni avtor študije Wenzhong Yan, doktorski študent strojništva UCLA. OrigaMechs je svoje računalniške zmogljivosti izpeljal iz kombinacije mehanskih origami multipleksiranih stikal, ustvarjenih z zgibi in programiranimi logičnimi ukazi Boolean, kot so »IN«, »ALI« in »NE«. Stikala so omogočila mehanizem, ki selektivno oddaja električne signale na podlagi spremenljivega tlaka in vnosa toplote v sistem. Z uporabo novega pristopa je ekipa zgradila tri robote, da bi prikazala potencial sistema:

žuželki podoben hodeči robot, ki obrne smer, ko katera od njegovih anten zazna oviro

robot, podoben venerini muholovki, ki ovije »plen«, ko oba njegova čeljustna senzorja zaznata predmet

reprogramabilni dvokolesni robot, ki se lahko premika po vnaprej načrtovanih poteh različnih geometrijskih vzorcev

Venerini muholovki podoben robot, ki ovije »plen«, ko oba čeljustna senzorja zaznata predmet. (Slika: UCLA) Medtem ko so bili roboti za demonstracijo privezani na vir energije, so raziskovalci povedali, da bo dolgoročni cilj opremiti avtonomne origami robote z vgrajenim sistemom za shranjevanje energije, ki ga napajajo tankoplastne litijeve baterije. Zasnova brez čipov lahko privede do robotov, ki bodo sposobni delati v ekstremnih okoljih – močnih sevalnih ali magnetnih poljih ter na mestih z intenzivnimi radiofrekvenčnimi signali ali visokimi elektrostatičnimi razelektritvami – kjer tradicionalna elektronika na osnovi polprevodnikov morda ne bo delovala. "Tovrstni nevarni ali nepredvidljivi scenariji, na primer med naravno nesrečo ali nesrečo, ki jo povzroči človek, so lahko tisti, kjer so se roboti origami izkazali za posebej uporabne," je povedal glavni raziskovalec študije Ankur Mehta, docent za elektrotehniko in računalništvo ter direktor laboratorija UCLA za vgrajene stroje in vseprisotne robote. "Roboti bi lahko bili zasnovani za posebne funkcije in izdelani na zahtevo zelo hitro," je dodal Mehta. "Čeprav je zelo daleč stran, bi lahko obstajala okolja na drugih planetih, kjer bi bili roboti raziskovalci, ki so neprepustni za te scenarije, zelo zaželeni." Vnaprej sestavljene robote, izdelane s to prilagodljivo tehniko izreži in zloži, bi lahko prevažali v ploščati embalaži za velike prihranke prostora. To je pomembno v scenarijih, kot so vesoljske misije, kjer šteje vsak kubični centimeter. Poceni, lahki in enostavni za izdelavo roboti bi lahko vodili tudi do inovativnih izobraževalnih orodij ali novih vrst igrač in iger.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62741.php