Tartus tehti valmis robot, mis koob ämbliku kombel sillakesi ja tööriistu

Masinad rajavad ise teed: see Tartu Ülikoolis loodud roboti ehitatud tunnel võib tekitada sileda ligipääsu teistele pisikestele ratastega robotitele, et näiteks jõuda päästeoperatsiooniga raskesti ligipääsetavatesse kohtadesse. Robot oskab endale ka ise haaratsit kasvatada lisaks võrgust toruja silla punumisele. Foto: teadustöö / Tartu Ülikool

Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudi teadlased on loonud uuendusliku robootikalahenduse, millega ajutised roboti kehaosad ja liikumisteed kootakse kohapeal valmis polümeerlahusest. Katsetustes valmisid näiteks ad hoc haarats  ning sillake, mis aitas ämblikuvõrguna ületada takistusi ja kuristikke. Lahendus on jõudnud ka paljude maailma teadus- ja tehnoloogiaväljaannete uudistesse.

Kuumutatud polümeerlahus muutub jahtudes kiuks, mida on võimalik kasutada erineva kujuga asjade ja sildade ehitamisel, näitasid teadlased. 

Robot kasutab spetsiaalset printimissüsteemi, mis surub düüsist välja kuumutatud polümeerilahust, moodustades kiudstruktuure. Need kiud muutuvad jahtudes väga  tugevaks ja painduvaks, imiteerides ämblikuvõrku.

Roboti punutud siidjasse tunnelisse võib suunata ratastel liikuri. Foto: teadustöö / Tartu Ülikool

Loodud struktuurid kinnituvad edukalt erinevatele pindadele, sealhulgas teflonile, õlisele käsnale ja vahast lehele.

Katsetes suutis robot luua silla näiteks teravate klaasikildude ja pehmete sulgede kohal, demonstreerides struktuuri paindlikkust, kirjutab Bioengineer.org.

Robot väljastas ka kiudmaterjalist «jäseme», et kätte saada õrn lilleke ilma seda katki tegemata, vahendab Mirage.

See teadusuuring tähistab olulist sammu bioloogilise inspiratsiooni ja robootika lähenemises, kus masinad ei ole staatilised tööriistad, vaid pidevalt muutuvad üksused, mis suudavad end ka füüsiliselt uuesti leiutada, võtab kokku Explorist.

Robot-ämblikud tulevad Tartust

Tänapäeva tehisintellekt suudab oma tarkust kohandada vastavalt olukorrale, kuid robotite füüsilised kehad jäävad sageli samasuguseks ja ei muutu kuidagi. Need on kas optimeeritud kindlateks tööülesanneteks või loodud universaalse lahendusena, mis harva silmapaistvalt toimib.

Aga mis siis, kui masinad saaksid kujundada oma keha vastavalt vajadusele ja olukorrale, just seal ja siis, kus see on vajalik?

Nii punub robot võrku – aega võtab, aga tulemus on korralik ja sarnaneb päris ämbliku tööle. Foto: teadustöö / Tartu Ülikool

Tartu teadlaste uus kontseptsioon kujutab endast radikaalselt uut lähenemist masinate kohanemisvõimele – robotid loovad oma struktuuri otse keskkonnas sarnaselt ämblike võrgukudumisele. Kuumutatud polümeerlahust välja pressides ja sellest peeneid kiude moodustades suudab robot kohapeal genereerida vajalikke komponente, sulandudes dünaamiliselt ümbritsevasse keskkonda ning kaotades traditsioonilise robotidisaini jäigad piirangud.

Kiu ketramisega pääseb üle takistuste katastroofialale

Marie Vihmar​i juhtimiselt toimunud Tartu teadlaste katse käigus suutsid nad näidata roboti erakordset võimekust keerulistes keskkondades. Ühes katses ketras robot pideva paindliku kiududest võrgustiku, luues sellega silla üle rusude.

Loodud struktuur kannatab ka suuremaid raskusi. Foto: teadustöö / Tartu Ülikool

Teises eksperimendis lõi robot endale kiulise «jäseme», millega sai õrnalt kätte habraste õielehtedega lille – see näitab osavust, mida traditsioonilised eeldisainitud mehhanismid ei suuda saavutada.

Loodusest inspireeritud, kuid inimkätega arendatud

«Meie lähenemine võtab eeskuju ämblikest kui looduslikest inseneridest, kuid leidsime viisi, kuidas vältida otseselt nende keerulise bioloogilise süsteemi imiteerimist,» selgitab uuringu juhtivautor Marie Vihmar ajakirjas npj Robotics, kus vastav teadustöö ilmus.

Vihmar keskendub mitte-inimkesksele disainile, samal ajal pakub kaasautor Indrek Mustkogenud materjaliteadlasena tehnoloogilist teostust.

See koostöö ühendas nii disainimõtlemise, materjaliteaduse kui robootika, pakkudes lahendusi, mis jääksid üheainsa teadusvaldkonna piires kättesaamatuks.

Uus suund robootikas: keskkonnaga kohanemine või selle muutmine

Teadlaste loodud süsteem kasutab polümeerkiudude isekoondumisvõimet – nähtust, mida loodusest võib leida ka näiteks ämblike lennusiidis. Nii saab robot end kohapeal kokku panna vastavalt hetkeoludele, mitte järgida etteantud disaini. See avab uusi võimalusi päästeoperatsioonides, kus maastik on ettearvamatu, ning seab küsimärgi alla traditsioonilise tööstusliku mõtteviisi, mis nõuab keskkonna kohandamist masinate vajadustele.

Selle asemel et sundida ümbritsevat keskkonda sobituma eelnevalt määratud jäikade süsteemidega, laseb see «metsamõtlemise» lähenemine masinatel kasvada ja areneda otse kohapeal. See teadustöö tähistab olulist verstaposti bioloogilisest inspiratsioonist lähtuva robootika arengus – avades tee masinatele, mis ei ole enam staatilised tööriistad, vaid dünaamilised entiteedid, mis suudavad end pidevalt uuesti leiutada nii mentaalselt kui ka füüsiliselt.