Благодаря резисторам двойного назначения и интеллектуальным контурам обратной связи этот роботизированный лист мгновенно адаптируется к различным командам и условиям.
Гибкий роботизированный лист захватывает и оборачивает предметы, используя складывание под действием тепла.
NPG Press YouTube
Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) совершили большой скачок в развитии адаптивной робототехники, создав программируемый роботизированный лист, который может менять форму, перемещать и захватывать объекты — и все это без механических шарниров или внешней реконструкции.
Эта инновация может проложить путь к созданию роботов следующего поколения, которые будут физически адаптироваться к окружающей среде в режиме реального времени.
Под руководством профессоров кафедры машиностроения Корейского института технологий (KAIST) Ким Чонга и Пак Ин Кю группа представила то, что они называют «программируемым в полевых условиях роботизированным складным листом». Работа сочетает в себе физический искусственный интеллект с программно-управляемой перепрограммируемостью.
Такой подход предлагает решения давней проблемы в робототехнике — создания систем, способных менять форму в зависимости от задачи или окружающей среды, без необходимости их каждый раз перестраивать или перепроектировать.
Складной без фиксированных петель
Трансформация на основе складывания уже много лет является популярной стратегией в робототехнике. Она эффективна, интуитивно понятна и вдохновлена оригами. Однако традиционные системы используют готовые шарниры и фиксированные траектории складывания, что ограничивает их гибкость и адаптивность.
Команда KAIST преодолела эту проблему, разработав тонкий, гибкий полимерный лист, в который встроена плотная сеть металлических резисторов.
Эти резисторы действуют как нагреватели и датчики.
При нагревании материал изгибается, а при охлаждении восстанавливает форму. Эта двухфункциональная сеть позволяет листу складываться, отслеживать и корректировать свои движения без необходимости использования внешних датчиков или исполнительных механизмов.
В отличие от более ранних систем, которым для переключения задач требовалась физическая перенастройка, этот роботизированный лист реагирует на команды программного обеспечения.
Пользователи могут перепрограммировать форму, положение сгибов и направление «на лету», используя простой интерфейс.
Затем лист выполняет эти команды автономно, используя обратную связь по температуре в режиме реального времени для поддержания точности.
Прототип площадью 40 см² со встроенными 308 резисторами продемонстрировал потенциал технологии.
Исследователи запрограммировали его ходить, ползать и даже захватывать предметы, такие как чашки Петри и деревянные палочки. Он мог изгибаться под углом от -87° до 109° и функционировать в широком диапазоне температур от 30°C до 170°C.
Адаптивность на основе ИИ
Для повышения производительности система интегрирует генетические алгоритмы и глубокие нейронные сети.
Они обеспечивают процесс принятия решений, лежащий в основе складывающегося поведения, обеспечивая адаптивные реакции на различные входные данные.
Система управления с замкнутым контуром дополнительно улучшает выходные данные, корректируя изменения окружающей среды, такие как колебания температуры, которые обычно ухудшают работу тепловых систем.
В результате получается материал, который не только трансформируется, но и мыслит посредством своей формы, что исследователи называют «морфологическим интеллектом».
В одном из испытаний лист служил захватом, который регулировал захват в зависимости от формы объекта. В другом тот же материал полз, словно биологический организм, имитируя естественное движение.
«Это исследование приближает нас на шаг к тому, что мы называем «морфологическим интеллектом», где форма робота становится частью его интеллекта», — сказал профессор Ким.
Группа планирует улучшить несущую способность листа, ускорить время охлаждения и разработать интегрированные электроды без внешней проводки.
В долгосрочной перспективе они намерены превратить ее в развертываемую платформу ИИ для реагирования на стихийные бедствия, создания персонализированных медицинских устройств и даже исследования космоса.
Поддержку исследованиям оказал Национальный исследовательский фонд Кореи при Министерстве науки и ИКТ.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Sourse: interestingengineering.com
