Door de vooruitgang in zachte robotica kunnen robots op een dag naast mensen werken, hen helpen zware voorwerpen op te tillen of ze buiten gevaar te brengen. Als een stap in de richting van die toekomst, Onderzoekers van Stanford University hebben een nieuw soort zachte robot ontwikkeld die, door functies te lenen van traditionele robotica, is veilig en behoudt toch het vermogen om te bewegen en van vorm te veranderen.

"Een belangrijke beperking van de meeste zachte robots is dat ze moeten worden bevestigd aan een omvangrijke luchtcompressor of in een muur moeten worden gestoken, waardoor ze niet kunnen bewegen, " zei Nathan Usevitch, een afgestudeerde student werktuigbouwkunde aan Stanford. "Dus, we vroegen ons af:wat als we altijd dezelfde hoeveelheid lucht in de robot zouden houden?"

Vanaf dat uitgangspunt de onderzoekers eindigden met een zachte robot op menselijke schaal die van vorm kan veranderen, waardoor het objecten kan grijpen en hanteren en in controleerbare richtingen kan rollen. Hun uitvinding wordt beschreven in een paper gepubliceerd op 18 maart in Wetenschap Robotica .

"De nonchalante beschrijving van deze robot die ik aan mensen geef, is Baymax uit de film Big Hero 6 gemengd met Transformers. Met andere woorden, een zachte, mensveilige robot gemengd met robots die hun vorm drastisch kunnen veranderen, ' zei Usevitsj.

Een combinatie van vele robots

De eenvoudigste versie van deze squishy robot is een opgeblazen buis die door drie kleine machines loopt die hem in een driehoekige vorm knijpen. Eén machine houdt de twee uiteinden van de buis bij elkaar; de andere twee rijden langs de buis, de algehele vorm van de robot veranderen door de hoeken te verplaatsen. De onderzoekers noemen het een "isoperimetrische robot" omdat, hoewel de vorm drastisch verandert, de totale lengte van de randen - en de hoeveelheid lucht erin - blijft hetzelfde.

De isoperimetrische robot is een afstammeling van drie soorten robots:zachte robots, truss-robots en collectieve robots. Zachte robots zijn lichtgewicht en compliant, truss-robots hebben geometrische vormen die van vorm kunnen veranderen en collectieve robots zijn kleine robots die samenwerken, waardoor ze bijzonder sterk zijn bij defecten aan onderdelen.

"We manipuleren in feite een zachte structuur met traditionele motoren, " zei Sean Follmer, assistent-professor werktuigbouwkunde en co-senior auteur van het papier. "Het zorgt voor een heel interessante klasse robots die veel van de voordelen van zachte robots combineert met alle kennis die we hebben over meer klassieke robots."

Om een ​​complexere versie van de robot te maken, de onderzoekers hechten simpelweg meerdere driehoeken aan elkaar. Door de bewegingen van de verschillende motoren op elkaar af te stemmen, ze kunnen ervoor zorgen dat de robot ander gedrag gaat vertonen, zoals het oppakken van een bal door deze aan drie kanten te verzwelgen of door het zwaartepunt van de robot te veranderen om hem te laten rollen.

"Een belangrijk begrip dat we ontwikkelden, was dat het creëren van beweging met een grote, zachte pneumatische robot, je hoeft eigenlijk geen lucht in en uit te pompen, " zei Elliot Hawkes, assistent-professor werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara en co-senior auteur van het artikel. "Je kunt de lucht die je al hebt gebruiken en het gewoon verplaatsen met deze eenvoudige motoren; deze methode is efficiënter en laat onze robot veel sneller bewegen."

Van de ruimte naar je woonkamer

Het veld van zachte robotica is relatief jong, wat betekent dat mensen nog steeds de beste toepassingen voor deze nieuwe creaties uitzoeken. Hun veilige maar stevige zachtheid kan ze nuttig maken in huizen en werkplaatsen, waar traditionele robots letsel kunnen veroorzaken. Squishy-robots zijn ook aantrekkelijk als hulpmiddelen voor rampenbestrijding.

Andere opwindende mogelijkheden voor de isoperimetrische robot zouden buiten de planeet kunnen liggen. "Deze robot kan erg handig zijn voor verkenning van de ruimte, vooral omdat hij in een klein pakket kan worden vervoerd en vervolgens ongebonden kan werken nadat hij is opgeblazen, " zei Zachary Hammond, een afgestudeerde student werktuigbouwkunde aan Stanford en co-hoofdauteur van het papier, met Usevitch. "Op een andere planeet, het zou zijn vormveranderende vermogen kunnen gebruiken om ingewikkelde omgevingen te doorkruisen, knijpen door krappe ruimtes en verspreiden over obstakels."

Voor nu, de onderzoekers experimenteren met verschillende vormen voor hun soepele robot en overwegen hem in het water te ploffen om te kijken of hij kan zwemmen. Ze onderzoeken ook nog meer nieuwe zachte robottypes, elk met hun eigen kenmerken en voordelen.

"Dit onderzoek benadrukt de kracht van het denken over het ontwerpen en bouwen van robots op nieuwe manieren, " zei Allison Okamura, hoogleraar werktuigbouwkunde en co-auteur van het artikel. "De creativiteit van robotontwerp breidt zich uit met dit type systeem en dat is iets dat we graag willen stimuleren op het gebied van robotica."