Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στις 6 Μαΐου Nature Communications σε μια εργασία με τίτλο, "Dynamic Simulation of Articulated Soft Robots".

«Έχουμε επιτύχει ταχύτερη προσομοίωση μαλακών ρομπότ σε πραγματικό χρόνο και αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα προς τέτοια ρομπότ που είναι αυτόνομα και μπορούν να σχεδιάσουν τις ενέργειές τους μόνα τους», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Khalid Jawed, επίκουρος καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής. μηχανικός στο UCLA Samueli School of Engineering. «Τα μαλακά ρομπότ είναι κατασκευασμένα από εύκαμπτο υλικό που τα καθιστά εγγενώς ανθεκτικά σε ζημιές και δυνητικά πολύ πιο ασφαλή στην αλληλεπίδραση με τον άνθρωπο. Πριν από αυτή τη μελέτη, η πρόβλεψη της κίνησης αυτών των ρομπότ ήταν προκλητική επειδή αλλάζουν σχήμα κατά τη λειτουργία».

Οι ταινίες χρησιμοποιούν συχνά έναν αλγόριθμο που ονομάζεται διακριτές ελαστικές ράβδοι (DER) για να ζωντανεύουν αντικείμενα που ρέουν ελεύθερα. Το DER μπορεί να προβλέψει εκατοντάδες κινήσεις σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Οι ερευνητές ήθελαν να δημιουργήσουν μια μηχανή φυσικής χρησιμοποιώντας DER που θα μπορούσε να προσομοιώσει τις κινήσεις ρομπότ και ρομπότ εμπνευσμένων από βιολογικά προϊόντα σε δύσκολα περιβάλλοντα, όπως η επιφάνεια του Άρη ή υποβρύχια.

Μια άλλη τεχνολογία που βασίζεται σε αλγόριθμους, η μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων (FEM), μπορεί να προσομοιώσει τις κινήσεις στερεών και άκαμπτων ρομπότ, αλλά δεν είναι κατάλληλη για να αντιμετωπίσει τις περιπλοκές των μαλακών, φυσικών κινήσεων. Απαιτεί επίσης σημαντικό χρόνο και υπολογιστική ισχύ.

Μέχρι τώρα, οι ρομποτικοί χρησιμοποιούσαν μια επίπονη διαδικασία δοκιμής και λάθους για τη διερεύνηση της δυναμικής των συστημάτων μαλακών υλικών, το σχεδιασμό και τον έλεγχο των μαλακών ρομπότ.

«Τα ρομπότ κατασκευασμένα από σκληρά και άκαμπτα υλικά είναι σχετικά εύκολο να μοντελοποιηθούν χρησιμοποιώντας υπάρχοντα εργαλεία προσομοίωσης υπολογιστή», δήλωσε ο Carmel Majidi, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας στο Κολλέγιο Μηχανικών του Carnegie Mellon. «Μέχρι τώρα, δεν υπήρχαν καλά εργαλεία λογισμικού για την προσομοίωση ρομπότ που είναι μαλακά και στριμωγμένα. Η δουλειά μας είναι μία από τις πρώτες που έδειξε πώς μπορούν να προσομοιωθούν επιτυχώς τα μαλακά ρομπότ χρησιμοποιώντας το ίδιο λογισμικό γραφικών υπολογιστή που έχει χρησιμοποιηθεί για τη μοντελοποίηση μαλλιών και υφασμάτων σε ταινίες υπερπαραγωγής και ταινίες κινουμένων σχεδίων».

Οι ερευνητές άρχισαν να εργάζονται μαζί στο Majidi's Soft Machines Lab πριν από περισσότερα από τρία χρόνια. Συνεχίζοντας τη συνεργασία τους σε αυτό το τελευταίο έργο, ο Jawed έτρεξε τις προσομοιώσεις στο ερευνητικό του εργαστήριο στο UCLA, ενώ ο Majidi εκτέλεσε τα φυσικά πειράματα και τα φυσικά πειράματα που επικύρωσαν τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Γραφείο Ερευνών Στρατού.

«Οι πειραματικές εξελίξεις στην μαλακή ρομποτική ξεπερνούν τη θεωρία εδώ και αρκετά χρόνια», είπε ο Δρ. Σάμιουελ Στάντον, διευθυντής προγράμματος στο Γραφείο Ερευνών Στρατού, στοιχείο του Εργαστηρίου Ερευνών Στρατού της Διοίκησης Στρατού των ΗΠΑ. «Αυτή η προσπάθεια είναι ένα σημαντικό βήμα στην ικανότητά μας να προβλέπουμε και να σχεδιάζουμε τη δυναμική και τον έλεγχο σε εξαιρετικά παραμορφώσιμα ρομπότ που λειτουργούν σε περιορισμένους χώρους με πολύπλοκες επαφές και περιβάλλοντα που αλλάζουν συνεχώς».

Οι ερευνητές εργάζονται επί του παρόντος για να εφαρμόσουν αυτήν την τεχνολογία σε άλλα είδη μαλακών ρομπότ, όπως αυτά που εμπνέονται από τις κινήσεις βακτηρίων και αστεριών. Τέτοια ρομπότ κολύμβησης θα μπορούσαν να αποσυνδεθούν πλήρως και να χρησιμοποιηθούν στην ωκεανογραφία για την παρακολούθηση των συνθηκών του θαλασσινού νερού ή την επιθεώρηση της κατάστασης της εύθραυστης θαλάσσιας ζωής.

Το νέο εργαλείο προσομοίωσης μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο που χρειάζεται για να φέρει ένα μαλακό ρομπότ από τον πίνακα σχεδίασης στην εφαρμογή. Ενώ τα ρομπότ απέχουν ακόμη πολύ από το να ταιριάζουν με την αποτελεσματικότητα και τις δυνατότητες των φυσικών συστημάτων, οι προσομοιώσεις υπολογιστή μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση αυτού του κενού.

Ιστορία Πηγή:

Υλικά παρέχονται από Πανεπιστήμιο Καλιφόρνια - Λος Άντζελες. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για το ύφος και το μήκος.