Гибкие роботы могут хватать, подниматься и ползать, как насекомые

Получив вдохновение в мире природы, исследователи из Университета штата Колорадо разработали трио роботов, которые могут изменить их тела и ноги по мере необходимости.Кредит: Университет штата Колорадо

Эти новые роботизированные системы предназначены для имитации того, как биологические организмы адаптируют свою форму в зависимости от их жизненного цикла или окружающей среды и были разработаны командой из Департамента машиностроения.Работа описана в новой статье, опубликованной в Nature Communications, в которой изложены три роботизированных типа и их различные способности, включая захват, скалолазание и амфибийные путешествия

Доцент профессор Цзяньго Чжао возглавил исследовательскую группу в кампусе в Департаменте машиностроения с недавним кандидатом наук.Выпускник Jiefeng Sun служит ведущим автором газеты.Чжао сказал, что эти роботы изготовлены из материалов, которые могут стать мягкими или жесткими с изменениями температуры и способны перемещаться без необходимости в громоздких энергосистемах, таких как магнитные катушки.Это делает их более универсальными и лучше подготовленными, чтобы потенциально помочь людям искать в будущем в будущих областях бедствий.

«Наша встроенная схема морфинга использует легкую искусственную мышцу, похожую на мышцу человека, и она сокращается при применении электричества», - сказал он.«Внедряя эти искусственные мышцы в позвоночник робота или в его кожу, мы можем достичь различных типов форм. В целом этот подход предлагает многообещающий путь к развитию роботов, которые могут ориентироваться и работать в трудной среде».

В статье описываются три разные роботизированные схемы, которые не имеют.Первый дизайн - это захватчик, который может почувствовать и отрегулировать свою форму, чтобы лучше понять предметы.Другой - это четырехпредный робот, который может сгладить себя, чтобы ползти через отверстия или захватить выступ, чтобы дпровировать через пробелы.Окончательный робот не обезвыт и может изменить форму и положение ноги, чтобы без усилий переключиться от ходьбы по суше к плаванию в воде.По словам Чжао, все три из этих систем могут переехать по требованию, и процесс может быть изменен.

«Лягушки могут внести такие изменения без усилий, например. Они начинаются как головастики с хвостами для плавания перед развитием ног, которые позволяют им прыгать, ползать или плавать», - сказал он.«Мы черпаем вдохновение из этих преобразований, но достижение встроенной встроенной формы в роботах остается сложным, и мы надеемся, что эта работа продолжит решать».

Команда работает над этим исследованием с 2017 года, изначально изо всех сил пытаясь найти хороший метод для привлечения - или заставлять руки и ноги сокращаться и двигаться.Текущий подход с использованием искусственных мышц, приводящих в движение электричеством, позволяет сдерживать необходимые механические системы внутри робота.

«Наша система также может ощутить различные формы или углы изгиба, которые происходят на основе изменения электрической сопротивления для искусственной мышцы, которую мы используем», - сказал он.«Это уникальная способность для нашей системы и позволяет регулируемые, универсальные и точные формы в зависимости от текущей позиции в роботе».

Теперь команда начнет совершенствовать системы и исследовать способы сделать этих роботов более независимыми в своей деятельности.Прямо сейчас системы управляются дистанционным управлением, но Чжао представляет время, когда они смогут работать самостоятельно - решить, какая форма или морфология была бы лучшей.

«Мы рассматриваем способы добавления датчиков или камер, которые могут помочь роботу автономно ориентироваться и решить для себя лучшую морфологию, а затем применить и использовать эту морфологию для энергоэффективного локомоции», - сказал Чжао.

Больше информации: Jiefeng Sun и др., Встроенная форма, морфия для морфологически адаптивных роботов, природная коммуникация (2023).Doi: 10.1038/s41467-023-41708-6