Shumë sisteme ekzistuese robotike marrin frymëzim nga natyra, duke riprodhuar artificialisht proceset biologjike, strukturat natyrore ose sjelljet e kafshëve për të arritur qëllime specifike. Kjo për shkak se kafshët dhe bimët janë të pajisura natyrshëm me aftësi që i ndihmojnë ata të mbijetojnë në mjediset e tyre përkatëse, dhe kështu mund të përmirësojnë performancën e robotëve jashtë mjediseve laboratorike.
"Krahët e robotëve të butë janë një gjeneratë e re e manipuluesve robotikë që marrin frymëzim nga aftësitë e avancuara të manipulimit të ekspozuara nga organizmat 'pa kocka', të tilla si tentakulat e oktapodit, trungjet e elefantëve, bimët, etj.," Enrico Donato, një nga studiuesit që kreu studimi, tha për Tech Xplore. "Përkthimi i këtyre parimeve në zgjidhje inxhinierike rezulton në sisteme që përbëhen nga materiale fleksibël të lehta që mund t'i nënshtrohen deformimit të butë elastik për të prodhuar lëvizje të përputhshme dhe të shkathët. Për shkak të këtyre karakteristikave të dëshirueshme, këto sisteme përputhen me sipërfaqet dhe shfaqin qëndrueshmëri fizike dhe funksionim të sigurt për njerëzit me kosto potencialisht të ulët.
Ndërsa krahët e butë të robotëve mund të aplikohen në një gamë të gjerë problemesh të botës reale, ato mund të jenë veçanërisht të dobishme për automatizimin e detyrave që përfshijnë arritjen e vendeve të dëshiruara që mund të jenë të paarritshme për robotët e ngurtë. Shumë ekipe kërkimore kohët e fundit janë përpjekur të zhvillojnë kontrollues që do t'i lejojnë këto krahë fleksibël të trajtojnë në mënyrë efektive këto detyra.
"Në përgjithësi, funksionimi i kontrollorëve të tillë mbështetet në formulimet llogaritëse që mund të krijojnë një hartë të vlefshme midis dy hapësirave operacionale të robotit, dmth. hapësirës së detyrave dhe hapësirës së aktivizuesit," shpjegoi Donato. “Sidoqoftë, funksionimi i duhur i këtyre kontrollorëve në përgjithësi mbështetet në reagimet e vizionit që kufizon vlefshmërinë e tyre brenda mjediseve laboratorike, duke kufizuar vendosjen e këtyre sistemeve në mjedise natyrore dhe dinamike. Ky artikull është përpjekja e parë për të kapërcyer këtë kufizim të pa adresuar dhe për të zgjeruar shtrirjen e këtyre sistemeve në mjedise të pastrukturuara.
"Në kundërshtim me keqkuptimin e zakonshëm që bimët nuk lëvizin, bimët lëvizin në mënyrë aktive dhe të qëllimshme nga një pikë në tjetrën duke përdorur strategji lëvizjeje të bazuara në rritje," tha Donato. “Këto strategji janë aq efektive sa bimët mund të kolonizojnë pothuajse të gjitha habitatet në planet, një aftësi që mungon në mbretërinë e kafshëve. Është interesante se, ndryshe nga kafshët, strategjitë e lëvizjes së bimëve nuk burojnë nga një sistem nervor qendror, por përkundrazi, ato lindin për shkak të formave të sofistikuara të mekanizmave të decentralizuar informatikë.
Strategjia e kontrollit që mbështet funksionimin e kontrolluesit të studiuesve përpiqet të përsërisë mekanizmat e sofistikuar të decentralizuar që mbështesin lëvizjet e bimëve. Ekipi përdori në mënyrë specifike mjete të inteligjencës artificiale të bazuara në sjellje, të cilat përbëhen nga agjentë informatikë të decentralizuar të kombinuar në një strukturë nga poshtë lart.
"Risia e kontrolluesit tonë të frymëzuar nga bio qëndron në thjeshtësinë e tij, ku ne shfrytëzojmë funksionalitetet themelore mekanike të krahut të butë të robotit për të gjeneruar sjelljen e përgjithshme të arritjes," tha Donato. “Në mënyrë të veçantë, krahu i butë i robotit përbëhet nga një rregullim i tepërt i moduleve të buta, secila prej të cilave aktivizohet përmes një treshe aktivizuesish të rregulluar në mënyrë radiale. Është e njohur se për një konfigurim të tillë, sistemi mund të gjenerojë gjashtë drejtime parimore të përkuljes.
Agjentët informatikë që mbështesin funksionimin e kontrolluesit të ekipit shfrytëzojnë amplituda dhe kohën e konfigurimit të aktivizuesit për të riprodhuar dy lloje të ndryshme të lëvizjeve të bimëve, të njohura si circumnutation dhe fototropizëm. Rrethimet janë lëkundje që vërehen zakonisht te bimët, ndërsa fototropizmi janë lëvizje të drejtuara që i afrojnë degët ose gjethet e një bime më afër dritës.
Kontrolluesi i krijuar nga Donato dhe kolegët e tij mund të kalojë midis këtyre dy sjelljeve, duke arritur kontrollin sekuencial të krahëve robotikë që shtrihen në dy faza. E para nga këto faza është një fazë eksplorimi, ku krahët eksplorojnë rrethinën e tyre, ndërsa e dyta është një fazë e arritjes, ku lëvizin për të arritur një vendndodhje ose objekt të dëshiruar.
"Ndoshta marrja më e rëndësishme nga kjo punë e veçantë është se kjo është hera e parë që krahët e tepërt të robotëve të butë janë mundësuar të arrijnë aftësi jashtë mjedisit laboratorik, me një kornizë kontrolli shumë të thjeshtë," tha Donato. “Për më tepër, kontrolluesi është i aplikueshëm për çdo softrobotkrahu siguroi një rregullim të ngjashëm aktivizimi. Ky është një hap drejt përdorimit të ndijimit të integruar dhe strategjive të kontrollit të shpërndarë në robotë të vazhdueshëm dhe të butë.”
Deri më tani, studiuesit testuan kontrolluesin e tyre në një seri testesh, duke përdorur një krah robotik modular, të lehtë dhe të butë me 9 gradë lirie (9-DoF). Rezultatet e tyre ishin shumë premtuese, pasi kontrolluesi e lejoi krahun të eksploronte rrethinën e tij dhe të arrinte një vendndodhje të synuar në mënyrë më efektive sesa strategjitë e tjera të kontrollit të propozuara në të kaluarën.
Në të ardhmen, kontrolluesi i ri mund të aplikohet në krahë të tjerë të butë robotikë dhe të testohet si në mjedise laboratorike ashtu edhe në botën reale, për të vlerësuar më tej aftësinë e tij për t'u marrë me ndryshimet dinamike mjedisore. Ndërkohë, Donato dhe kolegët e tij planifikojnë të zhvillojnë më tej strategjinë e tyre të kontrollit, në mënyrë që të mund të prodhojë lëvizje dhe sjellje shtesë të krahut robotik.
“Aktualisht po kërkojmë të përmirësojmë aftësitë e kontrolluesit për të mundësuar sjellje më komplekse si gjurmimi i objektivit, binjakëzimi i gjithë krahut, etj., për të mundësuar që sistemet e tilla të funksionojnë në mjedise natyrore për periudha të gjata kohore,” shtoi Donato.
Koha e postimit: Qershor-06-2023