Выпуская на свободу асимметричных «безмозглых» роботов, они смогут автономно перемещаться по сложным лабиринтам

Исследователи создали мягкого робота, который может перемещаться по простым лабиринтам без помощи человека или компьютера. Его асимметричная форма позволяет ему самостоятельно совершать повороты и не допускать застревания. Теперь на основе этой работы они создали «безмозглого» мягкого робота, способного перемещаться в более сложных и динамичных средах.

«В нашей предыдущей работе мы показали, что наш мягкий робот способен менять направление движения, преодолевая очень простое препятствие», — сказал Цзе Инь, соавтор статьи и доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина. «Однако он не может повернуть, пока не встретит препятствие. На практике это означает, что робот иногда застревает, натыкаясь взад и вперед между параллельными препятствиями».

«Позже мы разработали новый тип мягкого робота, который может самостоятельно поворачиваться, позволяя ему перемещаться по извилистым лабиринтам и даже обходить движущиеся препятствия. И все это делается с использованием физического интеллекта, а не под управлением компьютера».

Физический интеллект — это когда поведение динамических объектов, таких как мягкие роботы, определяется их конструкцией и материалами, а не компьютерами или вмешательством человека.

Исследователи создали мягкого робота, который может перемещаться по простым лабиринтам без помощи человека или компьютера. Половина робота имеет форму скрученной ленты, идущей по прямой линии, а другая половина имеет форму более туго скрученной ленты, которая также вращается вокруг себя, как винтовая лестница. Эта асимметричная конструкция означает, что один конец робота оказывает на землю большую силу, чем другой. Источник: Университет штата Северная Каролина, Инь Цзе.

Материалы и механизмы движения

Как и предыдущие версии, новый мягкий робот изготовлен из жидкокристаллического эластомера ленточной формы. Когда робота помещают на поверхность с температурой не менее 55 градусов по Цельсию (131 градус по Фаренгейту), которая теплее окружающего воздуха, части мягких ремней, контактирующие с поверхностью, сжимаются, а части, подвергающиеся воздействию воздуха, — нет. Это создает вращательное движение; чем теплее поверхность, тем быстрее катится робот.

Однако если предыдущая версия мягкого робота имела симметричную конструкцию, то новый робот состоит из двух отдельных половин. Одна половина имеет форму скрученной ленты, идущей по прямой линии; другая половина имеет форму более туго скрученной ленты, которая также закручивается вокруг себя, как винтовая лестница.

Эта асимметричная конструкция означает, что один конец робота оказывает на землю большую силу, чем другой. Представьте себе пластиковый стаканчик с более широким краем, чем у основания. Если вы прокатите его по столу, вместо того, чтобы катиться по прямой линии, он создаст дугу поперек стола. Это связано с его асимметричной формой.

Преодолеть ограничения дизайна

«Идея нашего нового робота довольно проста: благодаря своей асимметричной конструкции он может вращаться, не касаясь объектов», — сказал Яо Чжао, первый автор статьи и научный сотрудник Университета штата Северная Каролина. «Поэтому, хотя он все еще может менять направление при контакте с объектами, что позволяет ему перемещаться по лабиринту, он не застревает между параллельными объектами. Вместо этого его способность двигаться по дуге позволяет ему существенно поворачивать свое тело и обретать свободу».

Исследователи продемонстрировали способность асимметричного мягкого робота перемещаться по более сложным лабиринтам, в том числе с движущимися стенами, и перемещаться в пространствах, уже, чем размеры его тела. Исследователи протестировали новую конструкцию робота на металлических поверхностях и песке. Чтобы посмотреть видео работы асимметричного робота, нажмите здесь: