211service.com
Amoebalike robotar för sök och räddning
Robotiker vid Virginia Tech i Blacksburg, VA, har utvecklat en ny form av rörelse för robotik baserat på hur den encelliga amöban rör sig. Till skillnad från alla andra robotar är Virginia Tech-robotarna designade för att använda hela sin yttre hud som ett framdrivningsmedel.
Blob bot: Inspirerade av den enkla amöban har forskare vid Virginia Tech byggt robotar som denna prototyp som kan tränga sig in i trånga ställen under sök- och räddningsuppgifter.
Toroidal form – lite som en långsträckt cylindrisk munk – robotar av denna nya ras skiljer sig från robotar med hjul, band eller ben genom att de rör sig genom att hela tiden vända sig själva ut och in, säger Dennis Hong , en biträdande professor i maskinteknik vid Virginia Tech. Hela den yttre huden rör sig, säger han.
Den här nya typen av förflyttning är särskilt lämpad för sök- och räddningsapplikationer, säger Hong: De kan lätt klämmas under ett kollapsat tak eller mellan hinder. Preliminära experiment visar faktiskt att robotarna, med sina mjuka, sammandragande kroppar, kan trycka sig själva genom hål med diametrar mycket mindre än deras normala bredd, säger Hong. Och eftersom robotarna kan använda hela sina kontaktytor för dragkraft, kan de enkelt röra sig över och genom mycket ojämna miljöer.
Den faktiska rörelsen genereras genom att man drar ihop sig och expanderar manöverringarna längs med robotens kropp. Genom att dra ihop ringarna på baksidan av roboten och expandera dem framåt, kan de skapa rörelse.
Detta är mycket besläktat med principen om pseudopoden som används av encelliga organismer som amöbor, säger Hong. Denna princip består av en process av cytoplasmatisk strömning, där den flytande endoplasman i cellen strömmar framåt inuti ett halvfast ektoplasmatiskt rörformigt skal. När vätskan når framsidan förvandlas den till den gelliknande ektoplasman, som bildar en förlängning av detta rör och för organismen framåt. Samtidigt förvandlas ektoplasman på baksidan av röret till den flytande endoplasman och tar upp den bakre delen.
För att producera en liknande typ av rörelse har Hongs initiala experiment använt robotar som består av flexibla toroidformade membran fodrade med framdrivningsringar av antingen elektroaktiv polymer eller trycksatta slangar. Men nu, med finansiering från ett nytt National Science Foundation-anslag, har Hong övergett användningen av elastiska membran till förmån för mer robust design. Han avböjer att diskutera dessa konstruktioner i detalj på grund av immateriella rättigheter. Han säger dock att detta senaste arbete involverar stela mekaniska delar som är sammanlänkade på ett sådant sätt att de möjliggör denna typ av rörelse. Det är som en 3D-tankslitbana, säger han.
Det är en intressant idé, säger Henrik Christensen , professor i robotik och chef för Robotics and Intelligent Machines vid Georgia Institute of Technology, i Atlanta. Vi behöver verkligen bättre rörelsemekanismer för robotar. Hjul och band fungerar fint tills terrängen blir väldigt ojämn, medan benen är långsamma och fruktansvärt ineffektiva, säger han.
Det är inte första gången som toroider har föreslagits som en del av ett framdrivningssystem, säger Andrew Adamatzky , professor i okonventionell databehandling vid University of the West of England, i Bristol, Storbritannien. Men att använda elektroaktiva polymerer för att producera fortplantande vågor av sammandragningar gör den här senaste forskningen mycket intressant, säger han. Dessa experimentella design öppnar nya och spännande perspektiv inom mjukkroppsrobotik.
Men med mjuka kroppar kommer nya utmaningar. Till exempel är det inte klart hur man skulle integrera en strömförsörjning, datoriserade styrenheter och sensorer. Principerna här är bra, men ingenjörskonsten måste verkligen utarbetas, säger Christensen.
Hong erkänner att det fortfarande finns många praktiska problem att lösa med sina robotar. En lösning på många av designproblemen är att bära strömförsörjningen, styrenheter, sensorer och andra nyckeldelar i mitten av toroid. Dess form skulle säkerställa att dessa nyckeldelar stannade på plats, medan trådlösa kontroller kunde användas för att utlösa sammandragningarna av ringarna med hjälp av induktiva slingor för ström, säger Hong.
Den svåraste delen av sök och räddning är att utveckla mekanismer som kan anpassa sig till växlande terräng, säger Robin Murphy , professor i datavetenskap och ingenjörskonst vid University of Florida och tidigare chef för Center for Robot-Assisted Search and Rescue, i Tampa, FL. Det finns dock mer att söka och rädda än att bara sippra genom luckor, säger hon.