多くの人は、どれほど遠くまで進んでいたかに気づくことができましたロボット工学。彼らは産業、医療、メンテナンス、日常生活において欠かせないアシスタントとなっています。しかし、ロボット工学の進歩に伴い、新たな疑問も生じます。大きな金属製のアシスタントロボットがその機能を注意深く実行することを想像するのは困難です。かさばるため、意図せずに危害を加えてしまう場合もあります。したがって、研究者は自律マシンの新しいパラダイムに向かって進んでいます。彼らはロボットを金属で作るのではなく、シリコン、ビニール、ナイロン生地などの柔らかく展性のある素材で作り、人間と並んでより安全に作業できるようにしたいと考えています。一部のプロトタイプマシンは、電子機器を使わずに論理的な動作を実行でき、水に浸かったり、トラックに轢かれたりした後でも動作することができます。
仮想ロボットはよく使われます。物理的な実装の前にアルゴリズムとソフトウェアをテストします。これにより、物理プロトタイプの作成とテストにかかる時間とリソースが節約されます。
私たちの生活の中のロボット
今日、ロボットはすでに広く使われています。生産プロセスの自動化業界。複雑な日常的なタスクを高精度かつ効率的に実行できるため、生産性が向上し、コストが削減されます。産業用ロボットは、重量物の持ち上げと移動、溶接、商品の仕分けと梱包、放射線や化学環境での危険な作業などの反復作業を実行できます。
ロボットは自動車産業にも応用されています。生産ラインで危険なタスクや反復的なタスクを実行できるため、プロセスの安全性と効率が向上します。
医療の分野でも、ロボットには大きな可能性があります。これらは複雑な手術に使用でき、より正確で侵襲性の低い介入を提供します。ロボット手術システムは、心臓外科や脳神経外科などの分野ですでに成功的に使用されています。ロボットの精度と安定性のおかげで、手術はより安全になり、患者はより早く回復します。さらに、リハビリテーションにも使用され、怪我や脳卒中後に運動能力を取り戻すのに役立ちます。
しかし、ロボットの応用分野はそれだけではありません。産業と医療。家庭の領域でも、彼らはますます私たちの生活に入り込んでいます。スマートアシスタントロボットは、掃除や料理などの家庭環境での日常的な作業をすでに実行できます。
参照: ロボット工学の歴史: 最初のロボットはどのようなものでしたか?
ロボット工学も重要な役割を果たしています科学研究と宇宙探査。探査ロボットは、海底、火星の表面、宇宙の深さなど、人間が立ち入ることのできない場所を探査するために使用されます。彼らはデータを収集し、発見をし、私たちの周囲の世界についての理解を広げるのに役立ちます。
ソフトロボティクスとその重要性
ソフトロボティクスと呼ばれるこの分野は、材料科学、生物学、コンピューターサイエンス、さらには伝統工芸などの多くの分野を活用しています。物理学者は、設計原則の開発から機械の構築まで、やるべきことがたくさんあります。
ソフト開発の主な理由の 1 つは、ロボット工学とは、硬い材料が効果的でない、または危険な可能性がある複雑で予測不可能な環境で動作できるロボットを作成することです。
ロボット工学は他の多くの分野と密接に関係しています生物学、物理学、数学、心理学などの科学分野。これは、ロボットの開発には、動作の原理、環境の認識、および人との相互作用の理解が必要であるという事実によるものです。
一部の学者は使用を推奨していますロボットを構築するための折り紙テクニック。これによりロボットの汎用性が大幅に向上し、より柔らかい材料を使用して機械を作成できるようになります。この方法を使うと、素材の形状を変えることが可能になります。形状が変化すると、機能、剛性、面内外への曲がり具合が即座に変化します。
主要なテクノロジーの 1 つであることも興味深いです。ソフトロボティクスで使用されるのは空気圧ドライブです。これらのシステムでは、空気圧を使用して材料の変形を制御することにより、柔軟なシステムを作成できます。このようなロボットは通常、形状を変えるために満たしたり空にしたりできる柔軟なチャンバーまたはバブルで構成されています。チャンバーの充填と空のシーケンスを制御することで、必要な動きや操作を実現できます。
興味深いかもしれません。幹細胞から作られた生きたロボットが、異常な方法で増殖し始めたのです。
ただし、すぐに問題が発生します。安定性を維持できる材料を選択し、同時に制御用のコントローラーを組み合わせる必要があります。
流体ロボットとその展望
興味深いことに、科学者たちはますますエレクトロニクスではなく流体力学の原理に基づいた機械の開発に移行します。たとえば、一部のロボットでは、チューブ内に液体が満たされ、一定の圧力が発生し、その圧力によってバルブが開き、ロボットが動きます。
理論的な観点から見ると、液体は次のように動作します。電子システムにおける電子の流れに似ています。流体ロボットでは、電子の流れが液体または気体の流れに置き換わり、圧力が電圧として機能します。 「電子ネットワークと流体ネットワークを記述する方程式を見ると、それらは同じに見えます」とハーバード大学の理論物理学の研究者アン・ミューセンは言います。 「応用となると違いが顕著になります。」たとえば、流体ロボットは防水性や耐放射線性を備えた設計が容易ですが、エレクトロニクスは流体駆動の機械よりもはるかに高速です。
自律型戦闘ロボットの開発により、軍事紛争でそのようなシステムが使用される可能性についての懸念。既存の国際協定にもかかわらず、そのような兵器技術の使用は予期せぬ結果と過度の威力をもたらす可能性があります。
年々、ロボットは人間に似てきています。そして彼らの儀式さえ実行します。
一部の研究者はプロトタイプのロボットを作成しましたスウェットシャツのフードを上げるために二酸化炭素を使用したグループも含まれます。確かに、これらの設計は通常、タスクを完了するための直列接続されたモジュールの使用など、エレクトロニクスの原理に基づいていました。
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しかし、ミューセンのチームは新たな実験を行っています。デザイン戦略。エレクトロニクス分野のようにロボットを段階的に構築するのではなく、流体チューブのランダムなネットワークをモデル化することから始めます。次に、機械学習アルゴリズムを使用して、ネットワークが目標状態 (オブジェクトの移動など) に達するまでチューブを除去するタスクを設定します。このプロセスは、レゴ コンストラクターのように徐々に組み立てるのではなく、システムから不要なパーツを削除する必要があるため、彫刻に似ています。
そこで、チームはシミュレーションを開発しました。この戦略を使用して作成された流体ネットワークは、3 つの異なる種類の虹彩を分類することを「学習」しました。花びらの長さなど、それぞれの花の特性は、ネットに供給される流体の圧力にエンコードされました。各タイプの絞りは特定の出口圧力に対応します。ネットワークは、目的の出口圧力に達するためにどのチューブを取り外す必要があるかを判断し、96.7% の精度で種を正しく分類できるようになりました。
研究者らは現在、機械エンジニアとロボットエンジニアは、これらの有望なシミュレーションに基づいて、油圧駆動のロボットアームの物理的なプロトタイプを構築します。
