Banyak sistem robotik sedia ada mendapat inspirasi daripada alam semula jadi, menghasilkan semula secara buatan proses biologi, struktur semula jadi atau tingkah laku haiwan untuk mencapai matlamat tertentu. Ini kerana haiwan dan tumbuhan secara semula jadi dilengkapi dengan kebolehan yang membantu mereka untuk terus hidup dalam persekitaran masing-masing, dan itu juga boleh meningkatkan prestasi robot di luar tetapan makmal.
"Lengan robot lembut ialah generasi baharu manipulator robot yang mengambil inspirasi daripada keupayaan manipulasi lanjutan yang dipamerkan oleh organisma 'tanpa tulang', seperti sesungut sotong, belalai gajah, tumbuhan, dan lain-lain," Enrico Donato, salah seorang penyelidik yang menjalankan kajian ini. kajian itu, memberitahu Tech Xplore. “Menterjemahkan prinsip-prinsip ini kepada penyelesaian kejuruteraan menghasilkan sistem yang terdiri daripada bahan ringan fleksibel yang boleh mengalami ubah bentuk keanjalan licin untuk menghasilkan gerakan yang patuh dan tangkas. Disebabkan oleh ciri-ciri yang diingini ini, sistem ini mematuhi permukaan dan mempamerkan kekukuhan fizikal dan operasi yang selamat untuk manusia pada kos yang berpotensi rendah."
Walaupun lengan robot lembut boleh digunakan untuk pelbagai masalah dunia sebenar, ia mungkin berguna terutamanya untuk mengautomasikan tugas yang melibatkan mencapai lokasi yang dikehendaki yang mungkin tidak boleh diakses oleh robot tegar. Banyak pasukan penyelidikan baru-baru ini cuba membangunkan pengawal yang membolehkan senjata fleksibel ini menangani tugas-tugas ini dengan berkesan.
"Secara amnya, fungsi pengawal sebegini bergantung pada rumusan pengiraan yang boleh mencipta pemetaan yang sah antara dua ruang operasi robot, iaitu, ruang tugas dan ruang penggerak," jelas Donato. “Walau bagaimanapun, fungsi yang betul bagi pengawal ini secara amnya bergantung pada maklum balas penglihatan yang mengehadkan kesahihannya dalam persekitaran makmal, menyekat kebolehgunaan sistem ini dalam persekitaran semula jadi dan dinamik. Artikel ini adalah percubaan pertama untuk mengatasi had yang tidak ditangani ini dan memperluaskan capaian sistem ini kepada persekitaran yang tidak berstruktur.”
"Bertentangan dengan salah tanggapan umum bahawa tumbuhan tidak bergerak, tumbuhan secara aktif dan sengaja bergerak dari satu titik ke titik lain menggunakan strategi pergerakan berdasarkan pertumbuhan," kata Donato. "Strategi ini sangat berkesan sehingga tumbuhan boleh menjajah hampir semua habitat di planet ini, keupayaan yang kurang dalam kerajaan haiwan. Menariknya, tidak seperti haiwan, strategi pergerakan tumbuhan tidak berpunca daripada sistem saraf pusat, tetapi sebaliknya, ia timbul kerana bentuk mekanisme pengkomputeran terdesentralisasi yang canggih.
Strategi kawalan yang menyokong fungsi pengawal penyelidik cuba meniru mekanisme terdesentralisasi yang canggih yang menyokong pergerakan tumbuhan. Pasukan ini secara khusus menggunakan alat kecerdasan buatan berasaskan tingkah laku, yang terdiri daripada ejen pengkomputeran terdesentralisasi digabungkan dalam struktur bawah ke atas.
"Kebaharuan pengawal berinspirasikan bio kami terletak pada kesederhanaannya, di mana kami mengeksploitasi fungsi mekanikal asas lengan robot lembut untuk menjana gelagat capaian keseluruhan," kata Donato. “Secara khusus, lengan robot lembut terdiri daripada susunan modul lembut yang berlebihan, setiap satunya diaktifkan melalui triad penggerak tersusun jejari. Umum mengetahui bahawa untuk konfigurasi sedemikian, sistem boleh menghasilkan enam arah lenturan prinsip."
Ejen pengkomputeran yang menyokong fungsi pengawal pasukan mengeksploitasi amplitud dan pemasaan konfigurasi penggerak untuk menghasilkan semula dua jenis pergerakan tumbuhan yang berbeza, yang dikenali sebagai circumnutation dan phototropism. Circumnutations ialah ayunan yang biasa diperhatikan dalam tumbuhan, manakala fototropisme ialah pergerakan arah yang membawa dahan atau daun tumbuhan lebih dekat dengan cahaya.
Pengawal yang dicipta oleh Donato dan rakan sekerjanya boleh bertukar antara dua gelagat ini, mencapai kawalan berurutan lengan robotik merentas dua peringkat. Peringkat pertama adalah fasa penerokaan, di mana lengan meneroka persekitaran mereka, manakala fasa kedua ialah fasa mencapai, di mana mereka bergerak untuk mencapai lokasi atau objek yang dikehendaki.
"Mungkin pengambilan yang paling penting daripada kerja khusus ini ialah ini adalah kali pertama lengan robot lembut berlebihan telah didayakan mencapai keupayaan di luar persekitaran makmal, dengan rangka kerja kawalan yang sangat mudah," kata Donato. “Tambahan pula, pengawal boleh digunakan untuk mana-mana lembutrobotlengan menyediakan susunan penggerak yang serupa. Ini adalah satu langkah ke arah penggunaan penderiaan terbenam dan strategi kawalan teragih dalam kontinum dan robot lembut."
Setakat ini, para penyelidik menguji pengawal mereka dalam satu siri ujian, menggunakan lengan robotik dipacu kabel modular, ringan dan lembut dengan 9 darjah kebebasan (9-DoF). Keputusan mereka sangat menjanjikan, kerana pengawal membenarkan lengan itu menerokai persekitarannya dan mencapai lokasi sasaran dengan lebih berkesan daripada strategi kawalan lain yang dicadangkan pada masa lalu.
Pada masa hadapan, pengawal baharu boleh digunakan pada lengan robotik lembut yang lain dan diuji dalam kedua-dua makmal dan tetapan dunia sebenar, untuk menilai lagi keupayaannya untuk menangani perubahan persekitaran yang dinamik. Sementara itu, Donato dan rakan-rakannya merancang untuk mengembangkan lagi strategi kawalan mereka, supaya ia dapat menghasilkan pergerakan dan tingkah laku lengan robot tambahan.
"Kami sedang mencari untuk meningkatkan keupayaan pengawal untuk membolehkan tingkah laku yang lebih kompleks seperti penjejakan sasaran, belitan seluruh lengan, dll., untuk membolehkan sistem sedemikian berfungsi dalam persekitaran semula jadi untuk jangka masa yang panjang," tambah Donato.
Masa siaran: Jun-06-2023