/nginx/o/2022/02/01/14340839t1h5277.jpg)
:format(webp)/nginx/o/2024/05/07/16054640t1hea90.jpg)
Painduvate robotitega on üks probleem: igasugused juhtimisliigendid ja seadmed kipuvad neid liiga jäigaks muutma. Erinevalt pehmekoelistest loomadest ei saa robotid alati oma jäsemeid või keha nii siugjalt liigutada kui näiteks maod. Princetoni ja Põhja-Carolina osariigi ülikoolide insenerid said hakkama märkimisväärse saavutusega pehmete robotite valdkonnas, kombineerides iidset paberivoltimise kunsti origamit moodsa materjaliteadusega.
Nende uus disain peidab juhtimissüsteemi otse roboti kehasse, suurendades selle mitmekülgsust.
Robot koosneb modulaarsetest silindrilistest segmentidest, millest igaüks võib töötada iseseisvalt või ühineda pikemateks üksusteks, pakkudes robotile paremaid liikumis- ja juhtimisvõimalusi. Selline süsteem lubab robotil liikuda edasi ja tagasi, liigutada lasti ja koonduda pikemateks formatsioonideks.
«Modulaarsed pehmed robotid võivad näidata, millised on tulevikus iseparanevad ja -arenevad pehmed masinad,» selgitasid teadlased oma uuringus.
«Pehme» on siin siiski tinglik nimetus, sest kõvad lülid võivad omavahel elastselt ühenduda ja teha roboti kerest kokkuvõttes justnagu «pehme» masina. Iga segment võib toimida iseseisva üksusena ja teistega ühineda.
Iseparanevad ja kasvavad masinad
«Need elemendid võivad omavahel suhelda ja korralduse saamisel koonduda,» ütles Princetoni materjaliteaduste instituudi järeldoktor Tuo Zhao, «segmentide ühendamiseks kasutame magneteid, mis lasevad neil kergesti lahku minna.»
Zhao ja tema kolleeg Glaucio Paulino, kes samuti töötab samas instituudis, on loonud origamit kasutavaid lahendusi mitmesugustele insenerirakendustele alates ehitusest kuni kosmose- ja meditsiinitehnikani.
«Oleme loonud bioinspireeritud, ühenda-ja-kasuta (i.k plug-and-play) pehme modulaarse origamiroboti, mida saab juhtida elektrotermilise aktiveerimise abil. See sisaldab väga painduvaid ja kohandatavaid elemente väikeste küttekehadega,» sõnas Paulino.
/nginx/o/2024/05/07/16054628t1hf016.jpg)
Uurijad rõhutavad, et sellised masinad võivad tulevikus kasvada, paraneda ja kohanduda vastavalt vajadustele. Need kasutavad oma liikumiseks ja suuna muutmiseks Kreslingi struktuuriga silindreid, mis lasevad end keerata lapikuks kettaks ja seejärel tagasi silindriks laieneda. Selline muutumine ongi roboti liikumisvõime aluseks. Lisaks on võimalik neid segmente osaliselt kokku voltides suunata robotit kulgema lausa külgsuunas.
Põhja-Carolina osariigi ülikooli uurijad arendasid sellele elemendile mehhanismi, mis kontrollib paindumist ja voltimist, kasutades kahte materjali – vedelkristall-elastomeeri ja polüamiidi, mis kuumutamisel erinevalt laienevad. Nad integreerisid need materjalid õhukesteks ribadeks mööda Kreslingi mustriga voltimisjooni.
/nginx/o/2024/05/07/16054634t1h2427.jpg)
Uuringu jätkudes keskenduvad teadlased roboti kiiruse ja juhitavuse parandamisele, katsetades erinevaid kujundeid ja mustreid. See avab juba uusi võimalusi pehmete robotite tulevikuks, kus need suudavad iseseisvalt kasvada ja kohaneda, pakkudes nii uuenduslikke lahendusi mitmesugustes rakendustes.
Origamist inspireeritud tulevikutehnoloogia
Princetoni ja Põhja-Carolina osariigi ülikoolide teadlaste uutmoodi lähenemine näitab, kuidas iidsete kunstide ja kaasaegse tehnoloogia sümbioos võib viia robotitehnika järgmise põlvkonna arenguni, tehes need paindlikumaks, vastupidavamaks ja intelligentsemaks.
Selline lahendus mitte ainult ei suurenda robotite füüsilisi võimeid, vaid avardab ka nende kasutusvõimalusi tulevikus, alates iseparanevatest süsteemidest kuni täielikult autonoomsete robotiparvedeni, mis liituvad ja moodustavad uusi masinaid.
Vaata videost, kuidas usjas robot liikuma pandi: