Многи постојећи роботски системи црпе инспирацију из природе, вештачки репродукујући биолошке процесе, природне структуре или понашања животиња како би постигли одређене циљеве. То је зато што су животиње и биљке урођено опремљене способностима које им помажу да преживе у свом окружењу, а то би такође могло побољшати перформансе робота изван лабораторијских окружења.
„Меке роботске руке су нова генерација роботских манипулатора који црпе инспирацију из напредних манипулационих способности које показују организми без костију, као што су пипци хоботнице, сурле слонова, биљке итд.“, Енрико Донато, један од истраживача који су студија, рекао је Тецх Ксплоре. „Превођење ових принципа у инжењерска решења резултира системима који се састоје од флексибилних лаганих материјала који могу да се подвргну глаткој еластичној деформацији да би произвели усаглашено и спретно кретање. Због ових пожељних карактеристика, ови системи се прилагођавају површинама и показују физичку робусност и рад безбедан за људе уз потенцијално ниске трошкове.
Док се меке роботске руке могу применити на широк спектар проблема у стварном свету, оне би могле бити посебно корисне за аутоматизацију задатака који укључују постизање жељених локација које би могле бити недоступне крутим роботима. Многи истраживачки тимови су недавно покушавали да развију контролере који би омогућили овим флексибилним рукама да се ефикасно носе са овим задацима.
„Генерално, функционисање таквих контролера се ослања на рачунарске формулације које могу да креирају валидно мапирање између два оперативна простора робота, тј. простора задатака и простора актуатора“, објаснио је Донато. „Међутим, правилно функционисање ових контролера углавном се ослања на повратне информације вида које ограничавају њихову валидност у лабораторијским окружењима, ограничавајући примену ових система у природним и динамичним окружењима. Овај чланак је први покушај да се превазиђе ово нерешено ограничење и прошири домет ових система на неструктурирана окружења.
„Супротно уобичајеној заблуди да се биљке не крећу, биљке се активно и намерно крећу од једне тачке до друге користећи стратегије кретања засноване на расту“, рекао је Донато. „Ове стратегије су толико ефикасне да биљке могу колонизовати скоро сва станишта на планети, што недостаје животињском царству. Занимљиво је да за разлику од животиња, стратегије кретања биљака не потичу из централног нервног система, већ настају због софистицираних облика децентрализованих рачунарских механизама.
Стратегија контроле која подупире функционисање истраживачког контролора покушава да понови софистициране децентрализоване механизме који подржавају кретање биљака. Тим је посебно користио алате вештачке интелигенције засноване на понашању, који се састоје од децентрализованих рачунарских агената комбинованих у структури одоздо према горе.
„Новитет нашег био-инспирисаног контролера лежи у његовој једноставности, где користимо фундаменталне механичке функционалности меке роботске руке да генеришемо свеукупно понашање дохвата“, рекао је Донато. „Конкретно, мекана роботска рука се састоји од редундантног распореда меких модула, од којих се сваки активира кроз тријаду радијално распоређених актуатора. Добро је познато да за такву конфигурацију систем може да генерише шест принципа савијања.
Рачунарски агенти који подржавају функционисање тимског контролера користе амплитуду и време конфигурације актуатора да би репродуковали два различита типа покрета биљака, познатих као циркумнутација и фототропизам. Циркумнутације су осцилације које се обично примећују код биљака, док су фототропизам усмерени покрети који приближавају гране или листове биљке светлости.
Контролер који су креирали Донато и његове колеге може да прелази између ова два понашања, постижући секвенцијалну контролу роботских руку која се протеже кроз две фазе. Прва од ових фаза је фаза истраживања, где руке истражују своју околину, док је друга фаза достизања, где се крећу како би дошли до жељене локације или објекта.
„Можда је најважнији закључак из овог конкретног посла то што је ово први пут да су редундантне меке роботске руке омогућене да достигну могућности изван лабораторијског окружења, уз веома једноставан контролни оквир“, рекао је Донато. „Штавише, контролер је применљив на било који софтверроботрука је обезбедила сличан аранжман за активирање. Ово је корак ка коришћењу уграђеног сензора и стратегија дистрибуиране контроле у континуумним и меким роботима."
До сада су истраживачи тестирали свој контролер у низу тестова, користећи модуларну, лагану и мекану роботску руку са 9 степени слободе (9-ДоФ) на кабловском погону. Њихови резултати су били веома обећавајући, јер је контролор дозволио руци да истражује своју околину и достигне циљну локацију ефикасније од других стратегија контроле предложених у прошлости.
У будућности, нови контролер би се могао применити на друге меке роботске руке и тестирати у лабораторијским и реалним условима, како би се додатно проценила његова способност да се носи са динамичким променама животне средине. У међувремену, Донато и његове колеге планирају да даље развијају своју стратегију контроле, тако да може произвести додатне покрете и понашања роботских руку.
„Тренутно тражимо да побољшамо могућности контролера како бисмо омогућили сложеније понашање као што је праћење циља, увијање целе руке, итд., како бисмо омогућили да такви системи функционишу у природном окружењу током дужег временског периода“, додао је Донато.
Време поста: 06.06.2023