การผสานการทำงานของหุ่นยนต์แบบ Origami ที่รับรู้ ตัดสินใจ และตอบสนอง

04 เม.ย. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) นักวิทยาการหุ่นยนต์ใช้เทคนิคที่คล้ายกับศิลปะการพับกระดาษโบราณเพื่อพัฒนาเครื่องจักรอัตโนมัติจากแผ่นที่บางและยืดหยุ่นได้ หุ่นยนต์น้ำหนักเบาเหล่านี้ผลิตได้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่า และมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเพื่อการจัดเก็บและขนส่งที่ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม ชิปคอมพิวเตอร์ที่แข็งแกร่งซึ่งแต่เดิมจำเป็นต่อการเปิดใช้งานความสามารถของหุ่นยนต์ขั้นสูง — การตรวจจับ การวิเคราะห์ และการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม — เพิ่มน้ำหนักพิเศษให้กับวัสดุแผ่นบาง และทำให้พับยากขึ้น จึงต้องเพิ่มส่วนประกอบที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์หลังจากที่หุ่นยนต์ได้รูปร่างขั้นสุดท้ายแล้ว ขณะนี้ ทีมสหสาขาวิชาชีพที่นำโดยนักวิจัยจาก UCLA Samueli School of Engineering ได้สร้างเทคนิคการประดิษฐ์ใหม่สำหรับหุ่นยนต์แบบพับได้เต็มรูปแบบ ซึ่งสามารถทำงานที่ซับซ้อนได้หลากหลายโดยไม่ต้องพึ่งเซมิคอนดักเตอร์ การศึกษารายละเอียดผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน การสื่อสารธรรมชาติ (“การบูรณาการหุ่นยนต์โดยใช้ Origami ที่รับรู้ ตัดสินใจ และตอบสนอง”). หุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากการพับกระดาษโอริกามิ ออกแบบโดยทีมงานที่นำโดย UCLA ซึ่งสามารถย้อนกลับทิศทางได้เมื่อหนวดอันใดอันหนึ่งรับรู้ถึงสิ่งกีดขวาง ด้วยการฝังวัสดุที่มีความยืดหยุ่นและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าลงในแผ่นฟิล์มโพลีเอสเตอร์บางๆ ที่เตรียมไว้ล่วงหน้า นักวิจัยได้สร้างระบบหน่วยประมวลผลข้อมูลหรือทรานซิสเตอร์ ซึ่งสามารถบูรณาการเข้ากับเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ได้ จากนั้นพวกเขาก็ตั้งโปรแกรมแผ่นงานด้วยฟังก์ชันอะนาล็อกของคอมพิวเตอร์อย่างง่ายซึ่งจำลองการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อตัด พับ และประกอบ แผ่นงานก็จะกลายเป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติที่สามารถตรวจจับ วิเคราะห์ และดำเนินการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้อย่างแม่นยำ นักวิจัยตั้งชื่อหุ่นยนต์ของพวกเขาว่า "OrigaMechs" ซึ่งย่อมาจาก Origami MechanoBots “งานนี้นำไปสู่หุ่นยนต์ origami ประเภทใหม่ที่มีความสามารถขยายและระดับความเป็นอิสระในขณะที่ยังคงรักษาคุณลักษณะที่ดีที่เกี่ยวข้องกับการประดิษฐ์แบบพับ origami” Wenzhong Yan ผู้เขียนนำการศึกษากล่าว นักศึกษาปริญญาเอกสาขาวิศวกรรมเครื่องกลของ UCLA กล่าว OrigaMechs ได้รับความสามารถในการคำนวณจากการผสมผสานสวิตช์มัลติเพล็กซ์แบบกลไก origami ที่สร้างขึ้นโดยการพับและคำสั่งตรรกะบูลีนที่ตั้งโปรแกรมไว้ เช่น “AND” “OR” และ “NOT” สวิตช์เปิดใช้งานกลไกที่จะส่งสัญญาณไฟฟ้าแบบเลือกสรรตามแรงดันที่แปรผันและความร้อนที่ป้อนเข้าสู่ระบบ เมื่อใช้แนวทางใหม่ ทีมงานได้สร้างหุ่นยนต์สามตัวเพื่อแสดงศักยภาพของระบบ:

หุ่นยนต์เดินคล้ายแมลงที่จะกลับทิศทางเมื่อหนวดอันใดอันหนึ่งรับรู้ถึงสิ่งกีดขวาง

หุ่นยนต์คล้ายกับดักแมลงวันวีนัสที่ห่อหุ้ม "เหยื่อ" เมื่อเซ็นเซอร์กรามทั้งสองตรวจจับวัตถุ

หุ่นยนต์สองล้อที่สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าด้วยรูปแบบทางเรขาคณิตที่แตกต่างกัน

หุ่นยนต์คล้ายกับดักแมลงวันวีนัสที่ห่อหุ้ม "เหยื่อ" เมื่อเซ็นเซอร์กรามทั้งสองตรวจจับวัตถุได้ ในขณะที่หุ่นยนต์ถูกล่ามไว้กับแหล่งพลังงานสำหรับการสาธิต นักวิจัยกล่าวว่าเป้าหมายระยะยาวคือการจัดเตรียมหุ่นยนต์พับกระดาษอัตโนมัติด้วยระบบกักเก็บพลังงานแบบฝังที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมแบบฟิล์มบาง การออกแบบที่ปราศจากชิปอาจทำให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น สนามแม่เหล็กหรือรังสีที่มีความเข้มข้นสูง และสถานที่ที่มีสัญญาณความถี่วิทยุที่รุนแรงหรือมีการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตสูง ซึ่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์แบบเดิมอาจไม่สามารถทำงานได้ “สถานการณ์อันตรายหรือสถานการณ์ที่ไม่สามารถคาดเดาได้ประเภทนี้ เช่น ระหว่างภัยพิบัติทางธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น อาจเป็นจุดที่หุ่นยนต์พับกระดาษพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่ง” Ankur Mehta นักวิจัยหลักด้านการศึกษา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ และผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการของ UCLA กล่าว สำหรับเครื่องจักรฝังตัวและหุ่นยนต์ที่แพร่หลาย “หุ่นยนต์เหล่านี้สามารถได้รับการออกแบบสำหรับฟังก์ชันพิเศษและผลิตตามความต้องการได้อย่างรวดเร็ว” Mehta กล่าวเสริม “นอกจากนี้ แม้ว่าจะอยู่ห่างไกลมาก แต่ก็อาจมีสภาพแวดล้อมบนดาวเคราะห์ดวงอื่นที่หุ่นยนต์นักสำรวจซึ่งไม่สามารถทนต่อสถานการณ์เหล่านั้นได้จะเป็นที่ต้องการอย่างมาก” หุ่นยนต์ที่ประกอบไว้ล่วงหน้าที่สร้างขึ้นด้วยเทคนิคการตัดและพับที่ยืดหยุ่นนี้สามารถขนส่งในบรรจุภัณฑ์แบบแบนเพื่อประหยัดพื้นที่ได้มาก นี่เป็นสิ่งสำคัญในสถานการณ์ต่างๆ เช่น ภารกิจในอวกาศ ซึ่งทุกลูกบาศก์เซนติเมตรมีความสำคัญ หุ่นยนต์ที่มีต้นทุนต่ำ น้ำหนักเบา และง่ายต่อการประดิษฐ์สามารถนำไปสู่เครื่องมือทางการศึกษาที่เป็นนวัตกรรมหรือของเล่นและเกมประเภทใหม่ๆ

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62741.php