Baie bestaande robotika-stelsels put inspirasie uit die natuur en reproduseer biologiese prosesse, natuurlike strukture of dieregedrag kunsmatig om spesifieke doelwitte te bereik. Dit is omdat diere en plante van nature toegerus is met vermoëns wat hulle help om in hul onderskeie omgewings te oorleef, en wat dus ook die werkverrigting van robotte buite laboratoriumomgewings kan verbeter.
"Sagte robotarms is 'n nuwe generasie robotmanipuleerders wat inspirasie neem uit die gevorderde manipulasievermoëns wat 'beenlose' organismes vertoon, soos seekattentakels, olifantstompe, plante, ens.," Enrico Donato, een van die navorsers wat dit gedoen het. die studie, het aan Tech Xplore gesê. “Die vertaling van hierdie beginsels in ingenieursoplossings lei tot stelsels wat bestaan uit buigsame liggewigmateriale wat gladde elastiese vervorming kan ondergaan om inskiklike en behendige beweging te produseer. As gevolg van hierdie wenslike eienskappe, voldoen hierdie stelsels aan oppervlaktes en vertoon hulle fisiese robuustheid en mens-veilige werking teen potensieel lae koste.
Terwyl sagte robotarms op 'n wye reeks werklike probleme toegepas kan word, kan dit veral nuttig wees vir die outomatisering van take wat behels dat verlangde plekke bereik word wat dalk ontoeganklik is vir rigiede robotte. Baie navorsingspanne het onlangs probeer om beheerders te ontwikkel wat hierdie buigsame arms sal toelaat om hierdie take effektief aan te pak.
"Oor die algemeen berus die werking van sulke beheerders op berekeningsformulerings wat 'n geldige kartering tussen twee operasionele ruimtes van die robot kan skep, dit wil sê, taak-ruimte en aktuator-ruimte," het Donato verduidelik. “Die behoorlike funksionering van hierdie beheerders berus oor die algemeen op visie-terugvoer wat hul geldigheid binne laboratoriumomgewings beperk, wat die ontplooibaarheid van hierdie stelsels in natuurlike en dinamiese omgewings beperk. Hierdie artikel is die eerste poging om hierdie onbeantwoorde beperking te oorkom en die reikwydte van hierdie stelsels na ongestruktureerde omgewings uit te brei.”
"In teenstelling met die algemene wanopvatting dat plante nie beweeg nie, beweeg plante aktief en doelgerig van een punt na 'n ander met behulp van bewegingstrategieë gebaseer op groei," het Donato gesê. “Hierdie strategieë is so effektief dat plante feitlik alle habitatte op die planeet kan koloniseer, 'n vermoë wat in die diereryk ontbreek. Interessant genoeg, anders as diere, spruit plantbewegingstrategieë nie uit 'n sentrale senuweestelsel nie, maar hulle ontstaan eerder as gevolg van gesofistikeerde vorme van gedesentraliseerde rekenaarmeganismes."
Die beheerstrategie wat die funksionering van die navorsers se kontroleerder onderlê, probeer om die gesofistikeerde gedesentraliseerde meganismes wat die bewegings van plante onderlê, te herhaal. Die span het spesifiek gedragsgebaseerde kunsmatige intelligensie-instrumente gebruik, wat bestaan uit gedesentraliseerde rekenaaragente gekombineer in 'n onder-na-bo-struktuur.
"Die nuutheid van ons bio-geïnspireerde kontroleerder lê in die eenvoud daarvan, waar ons die fundamentele meganiese funksies van die sagte robotarm ontgin om die algehele bereikgedrag te genereer," het Donato gesê. “Die sagte robotarm bestaan spesifiek uit 'n oortollige rangskikking van sagte modules, wat elkeen geaktiveer word deur 'n drieklank van radiaal gerangskik aktueerders. Dit is welbekend dat die stelsel vir so 'n konfigurasie ses hoofbuigrigtings kan genereer.”
Die rekenaaragente wat die funksionering van die span se beheerder ondersteun, ontgin die amplitude en tydsberekening van die aandrywerkonfigurasie om twee verskillende tipe plantbewegings, bekend as omloop en fototropisme, weer te gee. Circumnutasies is ossillasies wat algemeen in plante waargeneem word, terwyl fototropisme rigtingbewegings is wat 'n plant se takke of blare nader aan die lig bring.
Die kontroleerder wat deur Donato en sy kollegas geskep is, kan tussen hierdie twee gedrag wissel, om die opeenvolgende beheer van robotarms wat oor twee fases strek, te bereik. Die eerste van hierdie stadiums is 'n verkenningsfase, waar die arms hul omgewing verken, terwyl die tweede 'n bereikingsfase is, waar hulle beweeg om 'n gewenste plek of voorwerp te bereik.
"Miskien is die belangrikste wegneemete van hierdie spesifieke werk dat dit die eerste keer is dat oortollige sagte robotarms in staat gestel is om vermoëns buite die laboratoriumomgewing te bereik, met 'n baie eenvoudige beheerraamwerk," het Donato gesê. “Verder is die beheerder van toepassing op enige sagterobotarm het 'n soortgelyke aandryfreëling verskaf. Dit is 'n stap in die rigting van die gebruik van ingebedde waarneming en verspreide beheerstrategieë in kontinuum en sagte robotte.”
Tot dusver het die navorsers hul beheerder in 'n reeks toetse getoets, met behulp van 'n modulêre kabelgedrewe, liggewig en sagte robotarm met 9 vryheidsgrade (9-DoF). Hul resultate was hoogs belowend, aangesien die beheerder die arm toegelaat het om sy omgewing te verken en 'n teikenplek meer effektief te bereik as ander beheerstrategieë wat in die verlede voorgestel is.
In die toekoms kan die nuwe beheerder op ander sagte robotarms toegepas word en in beide laboratorium- en werklike omgewings getoets word, om sy vermoë om dinamiese omgewingsveranderinge te hanteer, verder te evalueer. Intussen beplan Donato en sy kollegas om hul beheerstrategie verder te ontwikkel, sodat dit bykomende robotarmbewegings en -gedrag kan produseer.
"Ons soek tans om die vermoëns van die beheerder te verbeter om meer komplekse gedrag soos teikennasporing, heelarm-tweeling, ens. moontlik te maak, om sulke stelsels in staat te stel om vir lang tydperke in natuurlike omgewings te funksioneer," het Donato bygevoeg.
Postyd: Jun-06-2023