Artificiële intelligentie en robotica-architecturen zijn vaak geïnspireerd op patronen die in de natuur voorkomen, zowel bij mensen als bij dieren. Bewegingspatronen die bij dieren zijn waargenomen, zijn in robots gerepliceerd via een aantal vormveranderende mechanismen zoals chemische zwelling, huid rekken of origami morphing.

Onderzoekers van het Soft Robotics Research Center van de Seoul National University in Zuid-Korea en de Rebikoff-Niggeler Foundation (FRN) in Portugal hebben onlangs een robotarchitectuur ontwikkeld die structureel is geïnspireerd op de pelikaanaal. een vissoort die in de diepzee leeft. Hun architectuur, gepresenteerd in een paper gepubliceerd in Wetenschap Robotica , is een van de nieuwste ontwerpen uit een serie ontwerpen die zijn geïnspireerd op dieren of natuurlijke fenomenen.

"De afgelopen jaren we hebben gewerkt aan verschillende bio-geïnspireerde robots, inclusief de op waterstrider geïnspireerde waterspringrobot gepubliceerd in Wetenschap , evenals op origami geïnspireerde transformeerbare robots en zachte robots, " Prof. Kyujin Cho, corresponderende auteur en hoofdonderzoeker voor de studie, vertelde TechXplore. "Ons onderzoek naar rekbare origami kan worden beschouwd als een integratie van onze eerdere werken."

Terwijl hij bestudeert hoe de pelikaanpaling zijn mond opblaast, Cho en zijn collega's veronderstelden dat dit gedrag zou kunnen worden gerepliceerd in robots met behulp van een combinatie van origami-ontvouwing en zachte huidrektechnieken. Dit inspireerde hen tot het ontwerpen van op origami gebaseerde architecturen gemaakt van rekbare en zachte materialen, die substantiële veranderingen in de vorm van een robot mogelijk maken.

Tot dusver, de meeste onderzoeksteams hebben robots ontwikkeld met behulp van zachte materialen of op origami gebaseerde ontwerpen. Het belangrijkste verschil tussen zachte robots en op origami gebaseerde architecturen is dat terwijl de eerste van vorm veranderen door hun huid uit te rekken, de laatste doen dit door hun plooien te ontvouwen, net als in de Japanse kunst van origami.

Als je een prooi probeert te eten, de pelikaanpaling voert een unieke beweging uit, wat zowel het ontvouwen van de plooien als het opblazen van zijn mond inhoudt. In hun studie hebben Cho en zijn collega's wilden dit gedrag nabootsen in een robotarchitectuur door op origami geïnspireerde technieken te combineren met het gebruik van zachte materialen.

"Onze rekbare origami is volledig gemaakt van rekbare materialen, dus het belichaamt beide morphing-modi die zich ontvouwen en uitrekken, "Woongbae Kim, de eerste auteur van de studie en de hoofdontwerper van de robotarchitectuur, uitgelegd. "Vergeleken met andere bio-geïnspireerde architecturen die monolithische vormveranderende mechanismen reproduceerden, het dual-morphing-principe maakt extreme vorm-morphing mogelijk met twee verschillende functionele bewegingen. "

In de door Kim en zijn collega's voorgestelde architectuur, de vloeistofbanen van de zachte kunsthuid worden omsloten en geleid door een reeks rekbare origami-eenheden, die het mechanisme imiteren waarmee de pelikaanpaling zijn mond kan opblazen. De vloeistofdruk wijst in de richting waarin het lichaam van de robot zich aanvankelijk ontplooit, wat resulteert in een beweging die sterk lijkt op die van de pelikaanaal.

De onderzoekers waren in staat om een ​​eenvoudige dual-morphing-eenheid te ontwikkelen op basis van het op pelikaan geïnspireerde robotontwerp, die kan worden gebruikt als basiseenheid voor verschillende soorten origami-ontwerpen. Ze ontdekten dat de resulterende robots een verscheidenheid aan gedragingen konden uitvoeren, inclusief grijpen, kruipen en onderwaterbewegingen.

"Onze studie biedt een nieuwe ontwerpstrategie voor zachte robots om in eerste instantie compact en plat te zijn, maar dat kan worden ingezet om een ​​taak uit te voeren en vervolgens weer autonoom opgevouwen, "Zei Cho. "We denken dat zachte robots in de toekomst in een compacte en draagbare vorm zullen worden ontwikkeld, zodat mensen ze gemakkelijk in hun dagelijks leven kunnen gebruiken."

In de toekomst, het unieke origami en rekbare ontwerp op basis van de huid, voorgesteld door Kim en zijn collega's, zou kunnen worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan nieuwe vormveranderende robotsystemen te ontwikkelen. De onderzoekers zijn nu van plan om voort te bouwen op hun ontwerp, bijvoorbeeld, onderzoeken hoe rekbare sensoren kunnen worden geïntegreerd met op origami gebaseerde architecturen.

"Er moet nog veel gebeuren, ' zei Kim. 'Op dit moment, het principe dat we hebben geïntroduceerd kan worden toegepast op verschillende origami-structuren om nieuwe bewegingen te creëren, zoals inzet-gecombineerd draaien. Voor echte robottoepassingen, rekbare origami-structuren moeten worden geoptimaliseerd om sterker en betrouwbaarder te zijn. Eindelijk, we willen ons ontwerp gebruiken om nieuwe zachte robotsystemen te ontwikkelen, zoals een inzetbare zachte robotarm."

© 2020 Wetenschap X Netwerk