Aleargă ca o gazelă de stotare și înoată ca un câine.
Majoritatea roboților se bazează pe sisteme de control complexe, alimentate de AI sau altfel, care guvernează mișcarea lor. Aceste creiere electronice centralizate au nevoie de timp pentru a reacționa la schimbările din mediul lor și pentru a produce mișcări care sunt adesea incomode, bine, robotizate.
Nu trebuie să fie așa. O echipă de oameni de știință olandezi de la FOM Institute for Molecular and Atomic Physics (Amolf) din Amsterdam a construit un nou tip de robot care poate rula, trece peste obstacole și chiar înot, toate conduse doar de fluxul de aer. Și face toate acestea fără creier deloc.
Fizica de dansare a cerului
„Am fost într -un laborator, lucrând la un alt proiect și a trebuit să îndoi un tub pentru a opri aerul să treacă prin el. Tubul a început să oscileze la o frecvență foarte mare, făcând un zgomot foarte puternic”, spune Alberto Comoretto, robotist la Amolf și autor principal al studiului. Pentru a vedea ce se întâmplă cu tubul, Comoretto a înființat o cameră de mare viteză și a înregistrat mișcarea. El a descoperit că mișcarea a rezultat din interacțiunea dintre presiunea aerului din interiorul tubului și starea tubului în sine.
Când a existat un tub în tub, presiunea din ce în ce mai mare a împins acea coajă de -a lungul lungimii tubului. Acest lucru a determinat scăderea presiunii, ceea ce a permis să apară un nou kink și ciclul să se repete. „Am fost super încântați pentru că am văzut această mișcare auto-susținută, periodică, asimetrică”, a spus Comoretto pentru ARS.
Primul motiv pentru emoția lui Comoretto a fost acela că tubul flăcător din laboratorul său a fost condus de tipul de fizică de flux de aer pe care Peter Marshall, Doron Gazit și Aireh Dranger au obținut-o să-și construiască celebrul lor dans „Fly Guys” pentru Jocurile Olimpice din Atlanta în 1996. organisme pentru oameni.
Echipa lui Comoretto a decis să construiască un robot care a valorificat fizica Fly Guys pentru a obține o mișcare naturală, aproape reală. Dar a fost mai greu decât părea.
Picioare tubulare
„Mișcările acestor tipuri de muște dansatoare sunt concepute pentru a fi întâmplătoare pentru a -i face să danseze într -un mod convingător”, explică Comoretto. „În robotul nostru, controlăm mișcarea prin constrângerea geometriei în moduri foarte specifice.” Designul a cuprins un corp imprimat 3D cu patru tuburi atașate îndoite în partea de jos pentru a forma picioarele robotului. Frecvența oscilațiilor în tuburi și, prin urmare, viteza robotului a fost reglementată prin reglarea cantității de aer pompate în fiecare tub.
Într-un robot cu mai multe membre standard, provocarea rămasă ar fi sincronizarea membrelor pentru a obține diferite mersuri. În mod surprinzător, însă, sincronizarea membrelor în robotul lui Comoretto a apărut ca o proprietate emergentă a designului său.
„Imaginează -ți experiment cu metrome care încep să se sincronizeze atunci când le puneți pe o placă mobilă-este exact asta ”, spune Johannes Overvelde, cercetătorul Amolf și coautorul studiului. Metrono-urile se sincronizează deoarece placa în mișcare pe care sunt pe lucrări ca o cuplare, conectându-le împreună. variații de presiune.
Robotul și -ar putea regla mersul la mediul în care se afla. Pe pământ, toate membrele activate autonom în sincronizare, iar robotul a alergat un pic ca un Gazelle de stocare. În apă, unde tuburile au întâlnit mai puțină rezistență decât pe pământ, membrele s -au deplasat în antifază pentru a permite înotul ca un câine.
Cu toate acestea, există încă probleme de rezolvare înainte ca roboții să se bazeze pe acest tip de dinamică a mediului corpului perfect, să o facă din faza de cercetare timpurie.
În sălbăticie
Prima problemă cu robotul lui Comoretto a fost consumul de energie. Proiectarea inițială pe care echipa sa a testat -o în laboratorul lor a fost legată, iar aerul a fost pompat la membre printr -un furtun subțire. Cincisprezece litri standard de aer pe minut au permis robotului să se miște rapid și să -și efectueze toate trucurile uimitoare, dar pompa care a furnizat -o a folosit 85 de wați. Asta a fost prea mult pentru a începe chiar să vă gândiți să renunțați la legătura și să folosiți surse de alimentare la bord.
Pentru a rezolva acest lucru, echipa a început prin reducerea numărului de membre în mișcare de la patru la două și schimbarea designului lor pentru a reduce presiunea necesară pentru a forma kink -uri și a le muta de -a lungul tuburilor. Acest lucru a dus la tăierea puterii necesare la doar 0,06 wați pe membre, ceea ce a permis un nou robot neatins să se deplaseze folosind propria pompă de aer, alimentat de o baterie mică cu ioni de litiu. Această versiune a folosit doi senzori de lumină simplă ca „ochii”, conectați la un sistem care ar putea activa selectiv fiecare dintre membrele oscilante. Ar putea merge autonom dintr -o cameră întunecată la una mai strălucitoare sau ar putea urma un operator care transportă o sursă de lumină.
Cu toate acestea, cea mai importantă provocare rămasă este să vă dați seama cum să controlați comportamentul robotului. „Acum, când lovește un perete, începe să se întoarcă la stânga. Dacă aterizează în apă, începe să înoate înapoi. Nu am venit cu asta – se întâmplă doar”, spune Overvelde. „Înțelegem sistemul, dar avem nevoie de o mai bună înțelegere a modului de proiectare a funcționalităților specifice.” Și această înțelegere va fi necesară pentru orice aplicații care necesită ceva mai mult decât roboți minusculi care pot rula, înota sau ambele.
Scopul echipei este de a construi sisteme robotizate care se adaptează mediului folosind doar fizică, ceea ce ar necesita mai puțină putere de calcul (sau deloc putere de calcul) pentru a funcționa. „Într -un alt proiect, lucrăm la o inimă moale, artificială – un exemplu frumos de sistem care interacționează cu fluxul nostru de sânge, tensiunea arterială și se adaptează automat. Și când aveți o inimă artificială, doriți doar să funcționeze. Nu doriți să obțineți actualizări software”, spune Ovevelde.
Știință, 2025: 10.1126/Science.ADR3661
Jacek Krywko este un scriitor de știință și tehnologie independentă care acoperă explorarea spațială, cercetarea inteligenței artificiale, informatică și tot felul de vrăjitorie de inginerie.
Comentarii recente