Исследователи, создавшие мягкого робота, который мог ориентироваться в простых лабиринтах без помощи человека или компьютера, теперь развили эту работу, создав «безмозглого» мягкого робота, который может ориентироваться в более сложных и динамичных условиях.
Статья «Физически интеллектуальный автономный мягкий роботизированный спасатель лабиринта» была опубликована 8 сентября в журнале Science Advances.
«В нашей предыдущей работе мы продемонстрировали, что наш мягкий робот способен преодолевать очень простую полосу препятствий», — говорит Цзе Инь, соавтор статьи об этой работе и адъюнкт-профессор механики и аэрокосмической инженерии в Университете штата Северная Каролина. «Однако он не мог развернуться, если не сталкивался с препятствием. С практической точки зрения это означало, что робот иногда мог застревать, прыгая взад-вперед между параллельными препятствиями».
«Мы разработали нового мягкого робота, который способен самостоятельно поворачиваться, что позволяет ему прокладывать себе путь через извилистые лабиринты и даже обходить движущиеся препятствия. И все это делается с помощью физического интеллекта, а не руководствуясь компьютером».
Физический интеллект относится к динамическим объектам, таким как мягкие роботы, поведение которых определяется их структурным дизайном и материалами, из которых они сделаны, а не управляется компьютером или вмешательством человека.
Как и в более ранней версии, новые мягкие роботы сделаны из лентообразных жидкокристаллических эластомеров. Когда роботов помещают на поверхность с температурой не менее 55 °С, которая выше температуры окружающего воздуха, часть ленты, соприкасающаяся с поверхностью, сжимается, в то время как часть ленты, находящаяся под воздействием воздуха, нет. Это вызывает качение; чем теплее поверхность, тем быстрее катится робот.
Однако, в то время как предыдущая версия мягкого робота имела симметричный дизайн, новый робот состоит из двух отдельных половинок. Одна половина робота имеет форму скрученной ленты, которая тянется по прямой линии, в то время как другая половина имеет форму более плотно скрученной ленты, которая также закручивается вокруг себя подобно винтовой лестнице.
Этот асимметричный дизайн означает, что один конец робота прикладывает к земле больше усилий, чем другой. Это похоже на пластиковый стаканчик, горловина которого шире основания. Он катится не по прямой линии, а по дуге, пересекая стол. Это связано с его асимметричной формой.
«Концепция нашего нового робота довольно проста: из-за его асимметричной конструкции он поворачивается, не соприкасаясь с объектом», — говорит Яо Чжао, первый автор статьи и постдокторант-исследователь из штата Северная Каролина. «Таким образом, хотя он все еще меняет направление, когда действительно вступает в контакт с объектом, что позволяет ему перемещаться по лабиринтам, он не может застрять между параллельными объектами. Вместо этого его способность двигаться по дугам позволяет ему, по сути, свободно прокладывать себе путь».
Исследователи продемонстрировали способность асимметричной мягкой конструкции робота перемещаться по более сложным лабиринтам, включая лабиринты с движущимися стенами, и проходить через пространства, более узкие, чем размер его тела. Исследователи протестировали новую конструкцию робота как на металлической поверхности, так и на песке.
«Эта работа — еще один шаг вперед, помогающий нам разработать инновационные подходы к проектированию мягких роботов, особенно для приложений, где мягкие роботы могли бы собирать тепловую энергию из окружающей среды», — говорит Инь.