Нови хоризонти на роботиката: роботите на бъдещето са създадени от меки материали

Мнозина успяха да забележат колко далеч стъпихароботика. Те са се превърнали в незаменими помощници в индустрията, медицината, поддръжката и ежедневието. Въпреки това, заедно с напредъка на роботиката, възникват нови въпроси. Трудно е да си представим голям метален робот-асистент, който внимателно ще изпълнява функциите си. Поради своята обемност, понякога дори са способни да навредят неволно. Следователно изследователите се движат към нови парадигми за автономни машини. Вместо да правят роботи от метал, те искат да ги изградят от меки, ковки материали като силикон, винил и найлонова тъкан, за да могат да работят рамо до рамо с хората по-безопасно. Някои прототипи на машини могат да изпълняват логически действия без никаква електроника и все още могат да работят, след като са били потопени във вода или дори прегазени от камион.

Често се използват виртуални роботитестване на алгоритми и софтуер преди физическа реализация. Това спестява време и ресурси за създаване и тестване на физически прототипи.

Роботите в живота ни

Днес роботите вече се използват широко виндустрия за автоматизация на производствените процеси. Те са в състояние да изпълняват сложни и рутинни задачи с висока прецизност и ефективност, което води до по-висока производителност и по-ниски разходи. Индустриалните роботи могат да изпълняват повтарящи се задачи като повдигане и преместване на тежки предмети, заваряване, сортиране и опаковане на стоки и извършване на опасни задачи в радиационна или химическа среда.

Роботите намират приложение и в автомобилната индустрия. Те могат да изпълняват опасни или повтарящи се задачи на производствени линии, което подобрява безопасността и ефективността на процеса.

В медицината роботите също имат голям потенциал.Те могат да се използват за сложни операции, осигурявайки по-прецизна и по-малко инвазивна интервенция. Роботизираните хирургически системи вече се използват успешно в области като кардиохирургия и неврохирургия. Благодарение на точността и стабилността на роботите, операциите могат да бъдат по-безопасни и пациентите да се възстановяват по-бързо. Освен това те се използват при рехабилитация, като помагат на хората да си възвърнат двигателните умения след нараняване или инсулт.

Роботите обаче намират своето приложение не само впромишленост и медицина. В битовата сфера те все повече навлизат в живота ни. Интелигентните роботи асистенти вече могат да изпълняват рутинни задачи в домашна среда, като почистване и готвене.

Вижте също: История на роботиката: как изглеждаха първите роботи?

Роботиката също играе важна роля внаучни изследвания и изследване на космоса. Изследователските роботи се използват за изследване на места, недостъпни за хората, като дъното на океана, повърхността на Марс или дълбините на космоса. Те събират данни, правят открития и ни помагат да разширим разбирането си за света около нас.

Меката роботика и нейното значение

Тази област, известна като мека роботика,се основава на много дисциплини като наука за материалите, биология, компютърни науки и дори традиционни занаяти. Физиците имат много да си играят, от разработването на принципи на проектиране до изграждането на машини.

Една от основните причини за развитието на мекаРоботиката е желанието да се създадат роботи, способни да работят в сложни и непредвидими среди, където твърдите материали могат да бъдат неефективни или опасни.

Роботиката е тясно свързана с много другиобласти на науката, включително биология, физика, математика и психология. Това се дължи на факта, че разработването на роботи изисква разбиране на принципите на движение, възприятие на околната среда и взаимодействие с хората.

Някои учени дори предлагат да се използваоригами техника за изграждане на роботи, тъй като това значително ще увеличи тяхната гъвкавост, както и ще ви позволи да създавате машини, използвайки по-меки материали. С помощта на този метод става възможно да се промени формата на материала. Веднага щом формата се промени, функцията, твърдостта и степента, до която те се огъват навътре и извън равнината, веднага се променят.

Интересно е също, че една от основните технологииизползван в меката роботика е пневматично задвижване. Тези системи позволяват да се създават гъвкави системи чрез използване на въздушно налягане за контролиране на деформацията на материала. Такива роботи обикновено се състоят от гъвкави камери или мехурчета, които могат да се пълнят или изпразват, за да променят формата си. Чрез контролиране на последователността на пълнене и изпразване на камерите е възможно да се постигнат необходимите движения и манипулации.

Може да е интересно - живи роботи, създадени от стволови клетки, започнаха да се размножават по необичаен начин.

Въпреки това веднага възникват трудности - необходимо е да се избере материал, който е в състояние да поддържа стабилност и в същото време да комбинира контролери за управление.

Флуидни роботи и техните перспективи

Интересно е да се отбележи, че учените са все повечепреминете към разработването на машини, базирани на принципите на механиката на флуидите вместо на електрониката. Например при някои роботи течността изпълва тръбите, създавайки определено налягане, което от своя страна отваря клапаните и кара робота да се движи.

От теоретична гледна точка течностите се държатподобно на потока от електрони в електронните системи. При течните роботи потокът от течност или газ замества потока от електрони и налягането действа като напрежение. „Ако погледнете уравненията, описващи електронни и флуидни мрежи, те изглеждат еднакви“, казва Ан Меусен, изследовател по теоретична физика в Харвардския университет. „Разликите стават забележими, когато става въпрос за приложение.“ Например флуидните роботи са по-лесни за проектиране, за да бъдат водоустойчиви или устойчиви на радиация, но електрониката е много по-бърза от флуидно задвижваните машини.

Развитието на автономни бойни роботи предизвиквазагриженост относно възможността за използване на такива системи във военни конфликти. Въпреки съществуващите международни споразумения, използването на такива оръжейни технологии може да доведе до непредвидими последици и прекомерна мощност.

Всяка година роботите започват да приличат все повече на хора. И дори изпълняват своите ритуали.

Някои изследователи са създали прототипи на роботитечно задвижвани, включително група, която използва въглероден диоксид, за да повдигне качулката на суичър. Вярно е, че тези проекти обикновено се основават на принципите на електрониката, включително използването на последователно свързани модули за изпълнение на задачи.

За да не пропуснете още по-интересни новини, абонирайте се за нашите Telegram и Zen!

Екипът на Мейсен обаче експериментира с новстратегия за проектиране. Вместо да изграждат робота на етапи, както правят в електрониката, те започват с моделиране на произволна мрежа от тръби за течност. След това те използват алгоритми за машинно обучение, за да зададат задачата за премахване на тръби, докато мрежата достигне целево състояние, като например преместване на обект. Този процес е подобен на скулптуриране, тъй като изисква отстраняване на ненужните части от системата, а не нейното постепенно сглобяване, като конструктор Lego.

По този начин екипът разработи симулиранафлуидна мрежа, създадена с помощта на тази стратегия, която се "научи" да класифицира три различни вида ириси. Свойствата на всяко цвете, като дължината на венчелистчето, бяха кодирани в налягането на течността, подадена към мрежата. Всеки тип ирис съответства на определено налягане на изхода. Мрежата се е научила да определя кои тръби трябва да бъдат отстранени, за да се достигне желаното изходящо налягане и правилно да класифицира видовете с 96,7% точност.

В момента изследователите си сътрудничат смеханични и роботизирани инженери да изградят физически прототип на хидравлично задвижвана роботизирана ръка въз основа на тези обещаващи симулации.