Исследователи, работающие в области мягкой робототехники, надеются создать новое поколение машин, с которыми людям гораздо безопаснее работать, и они надеются сделать это с помощью гибких надувных компонентов . Ученые из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) выдвинули особенно интересное решение, демонстрирующее надувного робота, который может менять форму, хвататься за предметы и кататься в контролируемых направлениях, оставаясь без присмотра.
«Существенным ограничением большинства мягких роботов является то, что они должны быть прикреплены к громоздкому воздушному компрессору или подключены к стене, что препятствует их движению», — говорит Натан Юсевич, аспирант по машиностроению в Стэнфорде. «Итак, мы задались вопросом: что, если мы будем постоянно держать в роботе одинаковое количество воздуха?»
Основой для мягкого робота команды является одиночная надувная труба. Одна машина сжимает два конца трубы вместе, в то время как другие две машины перемещаются вверх и вниз по трубе, сдвигая их положения, чтобы создать еще два угла и производить различные формы треугольников. Исследователи называют его «изопериметрическим роботом», имея в виду его способность резко менять форму, несмотря на то, что количество воздуха внутри и его общая длина остаются неизменными.
«Ключевое понимание, которое мы разработали, заключалось в том, что для создания движения с помощью большого мягкого пневматического робота вам не нужно накачивать и впускать воздух», — говорит Эллиот Хоукс, доцент кафедры машиностроения в UCSB и соавтор бумаги. «Вы можете использовать воздух, который у вас уже есть, и просто перемещать его с помощью этих простых двигателей; этот метод более эффективен и позволяет нашему роботу двигаться намного быстрее ».
«Идея состоит в том, что вы можете изменить форму мягкого робота, используя простые двигатели, которые движутся вдоль труб, вместо того, чтобы использовать медленные, неэффективные насосы, которые обычно используются», — добавляет Хоукс.
Несколько изопериметрических роботов могут быть прикреплены друг к другу, чтобы сформировать более способные машины, соединяющиеся через соединения с тремя степенями свободы, которые создают ферменные конструкции. Затем набор из трех из них можно манипулировать таким образом, чтобы они могли взять мяч или катиться в нужном направлении, смещая центр тяжести.
Команда представляет себе эти признаки могут оказаться полезными в ситуациях стихийных бедствий, где робот может сделать свой путь в условиях ограниченного пространства в рухнувшее здание, а затем переконфигурируйте в тип структуры поддержки. Его мягкая и крепкая природа также позволяет использовать его дома или на работе, обеспечивая значительные преимущества в плане безопасности по сравнению с традиционно тяжелыми роботами. Одна возможность, которой команда особенно взволнована, является космосом.
«Этот робот может быть действительно полезен для исследования космоса, особенно потому, что его можно перевозить в небольшой упаковке, а затем он работает без присмотра после того, как раздувается», — говорит Захари Хаммонд, соавтор статьи. «На другой планете он мог бы использовать свою способность изменять форму, преодолевая сложные среды, протискиваясь в тесных пространствах и распространяясь через препятствия».
Команда продолжает совершенствовать своего изопериметрического робота, экспериментируя с различными формами, и, возможно, даже увидит, умеет ли он плавать.
«Это исследование подчеркивает способность думать о том, как проектировать и создавать роботов по-новому», — говорит Эллисон Окамура, соавтор статьи. «Креативность дизайна роботов расширяется с помощью систем такого типа, и это то, что мы действительно хотели бы поощрять в области робототехники».
Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics , и вы можете увидеть робота в действии и услышать мнение некоторых членов команды в видео ниже.