science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Levensechte robots worden binnenkort werkelijkheid

Een computergestuurde softworm-robot met zachte materie, in staat om drie gedragingen te produceren. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)

Levensechte robots die beslissingen kunnen nemen, aanpassen aan hun omgeving en leren, zijn een stap dichterbij dankzij een team van de Universiteit van Bristol dat een nieuwe manier heeft aangetoond om berekeningen in zachte robotmaterialen in te bedden. Deze nieuwe vooruitgang, gepubliceerd in Wetenschap Robotica , nieuwe robotische mogelijkheden kunnen creëren voor omgevingsmonitoring, vervuiling opruimen, medicijnafgifte, prothetische apparaten, draagbare biosensing en zelfherstellende composieten.

Tot dusver, de complexiteit en het bereik van aangeleerd gedrag dat kan worden gecreëerd met alleen op materialen gebaseerde controlebenaderingen zijn beperkt.

Geïnspireerd door de biologie, het concept van Soft Matter Computers (SMC's) heeft tot doel de werking van het vasculaire systeem na te bootsen, waar hormonen zoals adrenaline vrijkomen in de bloedbaan en zich door het lichaam verspreiden. Wanneer gedetecteerd door een receptor, hormonen veroorzaken vervolgens reacties in bepaalde delen van het lichaam, zoals een verhoogde bloedstroom in de vliegspieren en verwijding van de pupillen in de ogen.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de faculteit Ingenieurswetenschappen van Bristol, onder leiding van hoogleraar Robotica Jonathan Rossiter, hebben met succes een nieuw mechanisme gedemonstreerd waarmee berekening in drie zachte robots kon worden ingebed. In de krant, het team beschrijft hoe een geleidende vloeistofreceptor (CFR) een levensvatbare en fundamentele bouwsteen is voor een reeks SMC's en robots van de volgende generatie.

In de toekomst, computers met zachte materie zouden dit proces kunnen spiegelen door informatie te vertalen in de structuur van een vloeistofband die door het zachte lichaam van de robot reist, en wordt vervolgens gedetecteerd door een geschikte receptor en genereert vervolgens een uitvoer.

Video van een zachte robotworm, geprogrammeerd door een interne computer voor zachte materie. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)

Professor Rossiter zei:"We hebben een belangrijke stap gezet in de richting van volledig zachte, autonome robots en voor slimme materialen om verder te gaan dan stimulus-responsrelaties die het intelligente gedrag van levende organismen mogelijk zouden kunnen maken. Zachte robots kunnen nog levensechter worden; in staat zijn zich onafhankelijk aan te passen aan hun omgeving en de diversiteit aan gedragingen in de natuurlijke wereld te demonstreren."

  • Een concept voor een volledig zachte, volledig autonome gekko-vormige robot met geïntegreerde soft matter computer (SMC) besturing. De bouwsteen van de SMC is de geleidende vloeistofreceptor (rechts). Twee elektroden zijn in serie geschakeld met een elektrische belasting. Wanneer geleidende vloeistof in het gebied tussen deze elektroden wordt geïnjecteerd, de belasting is ingeschakeld. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)

  • Een samengestelde zachte materie computer met twee receptoren (CFR1 en CFR2). in ik), de mechanische pomp is uitgeschakeld, wat betekent dat de invoer naar CFR1 ook uit is. In ii), de mechanische ingang is ingeschakeld, CFR1 aansluiten en stroom laten vloeien. Deze stroom drijft de buidelmotor in de elektro-fluïdische diode aan. In iii), de druk die door de elektrofluïdische diode wordt gegenereerd, heeft de geleidende vloeistof voorbij CFR2 gebracht, het display uitschakelen. bij iv), mechanische schakelaar wordt losgelaten, CFR1 uitschakelen. De uitgang blijft uitgeschakeld terwijl de vloeistof in de elektrofluïdische diode terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)

Video van een zachte robotgrijper geprogrammeerd door een interne computer voor zachte materie. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)
Video van een starre actuator van een legering met vormgeheugen, geprogrammeerd door een computer voor zachte materie, demonstreert het aanpassingsvermogen van de computer voor gebruik in zowel zachte als stijve robotsystemen. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)
Video van een enkele receptor in de zachte materie computer. Krediet:Garrad et al., Wetenschap. Robot. 4, eaaw6060 (2019)