Robot bioinspired yang dikembangkan di EPFL dapat mengubah bentuk untuk mengubah sifat fisiknya sendiri sebagai respons terhadap lingkungannya, menghasilkan kendaraan otonom yang kuat dan efisien serta pendekatan baru untuk penggerak robot.
Dari kambing gunung yang mengalir di wajah batu yang hampir vertikal ke armadillo yang berguling menjadi bola pelindung, hewan telah berevolusi untuk beradaptasi dengan mudah terhadap perubahan di lingkungan mereka. Sebaliknya, ketika robot otonom diprogram untuk mencapai tujuan, setiap variasi dalam jalur yang telah ditentukan sebelumnya menghadirkan tantangan fisik dan komputasi yang signifikan.
Para peneliti yang dipimpin oleh Josie Hughes di Buat lab Di EPFL's School of Engineering ingin mengembangkan robot yang dapat melintasi lingkungan yang beragam sama mahirnya dengan hewan dengan mengubah bentuk dengan cepat. Dengan kambing (bagus di semua medan) mereka telah mencapai hal itu – dan menciptakan paradigma baru untuk penggerak robot dan kontrol dalam proses.
Berkat desainnya yang fleksibel namun tahan lama, kambing dapat secara spontan berubah antara bentuk 'bajak' datar dan bola saat bergerak. Ini memungkinkannya untuk beralih di antara mengemudi, berguling, dan bahkan berenang, semuanya sambil mengonsumsi lebih sedikit energi daripada robot dengan anggota tubuh atau pelengkap.
“Sementara sebagian besar robot menghitung jalur terpendek dari A ke B, kambing mempertimbangkan modalitas perjalanan serta jalan yang harus diambil,” Hughes menjelaskan. “Misalnya, alih -alih berkeliling hambatan seperti aliran, kambing dapat berenang langsung. Jika jalannya berbukit, ia dapat secara pasif menggulung ke bawah sebagai bola untuk menghemat waktu dan energi, dan kemudian secara aktif mengemudi sebagai bajak ketika berguling tidak lagi bermanfaat.”
Penelitian telah diterbitkan di Robotika sains .
https://www.youtube.com/watch?v=wi-k4oywcx0
Dengan memanfaatkan kombinasi konfigurasi ulang aktif dan adaptasi pasif, generasi robot yang sesuai mungkin bahkan melampaui keserbagunaan alam.
Josie Hughes
Kepatuhan adalah kuncinya
Untuk merancang robot mereka, tim Create mengambil inspirasi dari seluruh hewan, termasuk laba -laba, kanguru, kecoak, dan gurita. Pendekatan bio yang bioirik menyebabkan desain yang sangat patuh, yang berarti beradaptasi dalam menanggapi interaksi dengan lingkungannya, daripada tetap kaku. Kepatuhan ini berarti bahwa kambing dapat secara aktif mengubah bentuknya untuk mengubah sifat pasifnya, yang berkisar dari lebih fleksibel dalam konfigurasi 'rover', menjadi lebih kuat sebagai bola.
Dibangun dari bahan murah, bingkai sederhana robot ini terbuat dari dua batang fiberglass elastis yang berpotongan, dengan empat roda tanpa bingkai bermotor. Dua kabel yang digerakkan oleh winch mengubah konfigurasi bingkai, pada akhirnya memperpendek tendon untuk menggambarnya dengan erat menjadi bola. Baterai, komputer onboard, dan sensor terkandung dalam muatan dengan berat hingga 2 kg yang ditangguhkan di tengah bingkai, di mana ia dilindungi dengan baik dalam mode bola – seperti halnya landak melindungi perutnya.
Jalur perlawanan paling sedikit
Buat kandidat PhD lab Max Polzin menjelaskan bahwa kepatuhan juga memungkinkan kambing menavigasi dengan peralatan penginderaan minimal. Dengan hanya sistem navigasi satelit dan perangkat untuk mengukur orientasi robot sendiri (unit pengukuran inersia), kambing tidak membawa kamera di atas kapal: itu tidak perlu tahu persis apa yang ada di jalurnya.
“Sebagian besar robot yang menavigasi medan ekstrem memiliki banyak sensor untuk menentukan keadaan masing -masing motor, tetapi berkat kemampuannya untuk memanfaatkan kepatuhannya sendiri, kambing tidak perlu penginderaan yang kompleks. Ini dapat memanfaatkan lingkungan, bahkan dengan pengetahuan yang sangat terbatas tentang itu, untuk menemukan jalan terbaik: jalur ketahanan yang paling sedikit,” kata Polzin.
Jalan penelitian di masa depan meliputi algoritma yang lebih baik untuk membantu mengeksploitasi kemampuan unik robot morphing, patuh, serta skaling desain kambing naik dan turun untuk mengakomodasi berbagai muatan. Ke depan, para peneliti melihat banyak aplikasi potensial untuk perangkat mereka, dari pemantauan lingkungan hingga respons bencana, dan bahkan eksplorasi luar angkasa.
“Robot seperti kambing dapat dikerahkan dengan cepat ke medan yang belum dipetakan dengan persepsi minimal dan sistem perencanaan, memungkinkan mereka untuk mengubah tantangan lingkungan menjadi aset komputasi,” kata Hughes. “Dengan memanfaatkan kombinasi konfigurasi ulang aktif dan adaptasi pasif, generasi robot yang sesuai mungkin bahkan mungkin melampaui keserbagunaan alam.”
Referensi
Polzin et al. Robotika sains. https://doi.org/10.1126/scirobotics.adp6419
