Vill existéierend Robotiksystemer zéien Inspiratioun aus der Natur, reproduzéieren kënschtlech biologesch Prozesser, natierlech Strukturen oder Déiereverhalen fir spezifesch Ziler z'erreechen. Dëst ass well Déieren a Planzen angeblech mat Fähegkeeten ausgestatt sinn, déi hinnen hëllefen an hirem jeweilegen Ëmfeld ze iwwerliewen, an dat och d'Performance vu Roboteren ausserhalb vum Laboratoire verbesseren kéint.
"Soft Robotarme sinn eng nei Generatioun vu Roboter Manipulatoren, déi Inspiratioun vun de fortgeschratt Manipulatiounsfäegkeeten huelen, déi vun 'boneless' Organismen ausgestallt ginn, wéi Krakententakelen, Elefantstämm, Planzen, etc.," Enrico Donato, ee vun de Fuerscher, déi duerchgefouert hunn. der Etude, sot Tech Xplore. "D'Iwwersetzung vun dëse Prinzipien an Ingenieursléisungen resultéiert zu Systemer, déi aus flexiblen liichte Materialien besteet, déi glat elastesch Verformung kënne maachen, fir konform an dexterous Bewegung ze produzéieren. Wéinst dëse wënschenswäerten Charakteristiken konforme dës Systemer mat Flächen a weisen kierperlech Robustheet a mënschlech sécher Operatioun zu potenziell niddrege Käschten.
Iwwerdeems mëll Roboter Waffen op eng breet Palette vun real-Welt Problemer applizéiert kënne ginn, si kéint besonnesch nëtzlech sinn fir Aufgaben automatiséieren, datt d'Erreeche vun gewënschte Plazen implizéiert, datt fir steiwe Roboteren onzougänglechen kéint. Vill Fuerschungsteams hu viru kuerzem probéiert Controller z'entwéckelen, déi dës flexibel Waffen erlaben dës Aufgaben effektiv unzegoen.
"Allgemeng hänkt de Fonctionnement vun esou Controller op computational Formuléierungen of, déi eng valabel Mapping tëscht zwee Operatiounsraim vum Roboter erstellen kënnen, dh Task-Raum an Aktuator-Raum," erkläert den Donato. "Allerdéngs hänkt de richtege Fonctionnement vun dëse Controller allgemeng op Visioun-Feedback of, déi hir Validitéit bannent Labo-Ëmfeld limitéiert, d'Deployabilitéit vun dëse Systemer an natierlechen an dynamesche Ëmfeld beschränken. Dësen Artikel ass den éischte Versuch fir dës onadressert Begrenzung ze iwwerwannen an d'Erreeche vun dëse Systemer op onstrukturéiert Ëmfeld ze verlängeren.
"Am Géigesaz zum allgemenge Mëssverständnis datt Planzen net bewegt, plënneren d'Planzen aktiv a geziilt vun engem Punkt op en anert mat Bewegungsstrategien baséiert op Wuesstum", sot den Donato. "Dës Strategien si sou effektiv datt Planzen bal all Liewensraim um Planéit koloniséiere kënnen, eng Fäegkeet déi am Déiereräich feelt. Interessanterweis stamen am Géigesaz zu Déieren, Planzebewegungsstrategien net aus engem Zentralnervensystem, mä éischter entstinn se wéinst raffinéierte Forme vun dezentraliséierte Rechenmechanismus.
D'Kontrollstrategie, déi de Fonctionnement vum Fuerscher Controller ënnersträicht, probéiert déi raffinéiert dezentraliséiert Mechanismen ze replizéieren, déi d'Beweegunge vu Planzen ënnersträichen. D'Team huet speziell Verhalensbaséiert kënschtlech Intelligenz-Tools benotzt, déi aus dezentraliséierte Rechenagenten besteet, kombinéiert an enger Bottom-up Struktur.
"D'Neiheet vun eisem bio-inspiréierte Controller läit a senger Einfachheet, wou mir d'fundamental mechanesch Funktionalitéite vum mëllen Roboterarm ausnotzen fir de Gesamtreechungsverhalen ze generéieren", sot Donato. "Besonnesch besteet de mëlle Roboterarm aus engem redundante Arrangement vu mëlle Moduler, déi all duerch eng Triad vu radial arrangéierten Aktuatoren aktivéiert ginn. Et ass bekannt datt fir sou eng Konfiguratioun de System sechs Prinzip Béie Richtungen generéiere kann.
D'Rechenagenten, déi de Fonctionnement vum Team Controller ënnersträichen, exploitéieren d'Amplitude an d'Timing vun der Aktuatorkonfiguratioun fir zwou verschidden Aarte vu Planzebewegungen ze reproduzéieren, bekannt als Circumnatioun a Phototropismus. Circumnutatiounen sinn Schwéngungen déi allgemeng a Planzen observéiert ginn, wärend Phototropismus Richtungsbewegungen sinn, déi d'Branchen oder d'Blieder vun enger Planz méi no un d'Liicht bréngen.
De Controller erstallt vum Donato a senge Kollegen kann tëscht dësen zwee Verhalen wiesselen, fir déi sequentiell Kontroll vu robotesche Waffen iwwer zwou Etappen z'erreechen. Déi éischt vun dësen Etappen ass eng Exploratiounsphase, wou d'Waffen hir Ëmgéigend entdecken, während déi zweet eng Erreechephase ass, wou se sech bewegen fir eng gewënschten Plaz oder Objet z'erreechen.
"Vläicht ass déi wichtegst Ausnam vun dëser spezieller Aarbecht, datt dëst déi éischte Kéier ass, datt redundante mëll Roboter-Waffen aktivéiert goufen fir Fäegkeeten ausserhalb vum Laboratoire z'erreechen, mat engem ganz einfache Kontrollkader," sot den Donato. "Desweideren ass de Controller applicabel fir all SoftRoboterAarm gëtt eng ähnlech actuatiounsarrangement. Dëst ass e Schrëtt fir d'Benotzung vun embedded Sensing a verdeelt Kontrollstrategien a Kontinuum a Soft Roboter.
Bis elo hunn d'Fuerscher hire Controller an enger Serie vun Tester getest, mat engem modulare kabelgedriwwenen, liicht a mëllen Roboterarm mat 9 Fräiheetsgraden (9-DoF). Hir Resultater waren héichverspriechend, well de Controller erlaabt den Aarm souwuel seng Ëmgéigend z'entdecken an eng Zilplaz méi effektiv z'erreechen wéi aner Kontrollstrategien, déi an der Vergaangenheet proposéiert goufen.
An der Zukunft kéint den neie Controller op aner mëll Roboter Waffen applizéiert ginn an a béid Laboratoire wéi och an real-Welt Astellungen getest ginn, fir seng Fäegkeet weider ze bewäerten mat dynamesche Ëmweltännerungen ëmzegoen. Mëttlerweil plangen den Donato a seng Kollegen hir Kontrollstrategie weider z'entwéckelen, sou datt et zousätzlech Roboterarmbewegungen a Behuelen produzéiere kann.
"Mir sichen de Moment fir d'Fähigkeiten vum Controller ze verbesseren fir méi komplex Verhalen z'erméiglechen wéi Zilverfolgung, Ganzarm Twining, etc., Fir esou Systemer z'erméiglechen an natierlechen Ëmfeld fir laang Zäit ze funktionéieren", huet den Donato derbäigesat.
Post Zäit: Jun-06-2023