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I ricercatori hanno sviluppato un nuovo design di robot morbido che si impegna in tre comportamenti simultanei: rotolare in avanti, girare come un disco e seguire un percorso che orbita attorno a un punto centrale. Il dispositivo, che funziona senza il controllo umano o informatico, è promettente per lo sviluppo di dispositivi robotici morbidi che possono essere utilizzati per navigare e mappare ambienti sconosciuti.
I nuovi robot morbidi si chiamano ringbot contorti. Sono fatti di elastomeri di cristalli liquidi simili a nastri che vengono attorcigliati – come un rotini – e poi uniti all’estremità per formare un anello che ricorda un braccialetto. Quando i robot vengono posizionati su una superficie ad almeno 55 gradi Celsius (131 gradi Fahrenheit), ovvero più calda dell’aria ambiente, la parte del nastro che tocca la superficie si contrae, mentre la parte del nastro esposta all’aria non si contrae. non. Ciò induce un movimento rotatorio; più calda è la superficie, più velocemente il robot rotola.
“Il nastro rotola sul suo asse orizzontale, dando slancio in avanti all’anello”, afferma Jie Yin, autore corrispondente di un articolo sul lavoro e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la North Carolina State University.
Anche il ringbot attorcigliato gira lungo il suo asse centrale, come un disco su un giradischi. E mentre il ringbot attorcigliato si muove in avanti, viaggia in un percorso orbitale attorno a un punto centrale, muovendosi essenzialmente in un ampio cerchio. Tuttavia, se il ringbot contorto incontra un confine, come il muro di una scatola, viaggerà lungo il confine.
“Questo comportamento potrebbe essere particolarmente utile per mappare ambienti sconosciuti”, afferma Yin.
I ringbot contorti sono esempi di dispositivi il cui comportamento è governato dall’intelligenza fisica, il che significa che le loro azioni sono determinate dal design strutturale e dai materiali di cui sono fatti, piuttosto che essere dirette da un computer o dall’intervento umano.
I ricercatori sono in grado di mettere a punto il comportamento del ringbot attorcigliato ingegnerizzando la geometria del dispositivo. Ad esempio, possono controllare la direzione in cui gira il ringbot attorcigliato ruotando il nastro in un modo o nell’altro. La velocità può essere influenzata variando la larghezza del nastro, il numero di torsioni del nastro e così via.
Nei test di prova, i ricercatori hanno dimostrato che il ringbot attorcigliato era in grado di seguire i contorni di vari spazi ristretti.
“Indipendentemente da dove il ringbot attorcigliato viene introdotto in questi spazi, è in grado di farsi strada verso un confine e seguire le linee di confine per mappare i contorni dello spazio, che si tratti di un quadrato, di un triangolo e così via”, afferma Fangjie Qi. , primo autore dell’articolo e Ph.D. studente presso NC State. “Identifica anche lacune o danni nel confine.
“Siamo stati anche in grado di mappare i confini di spazi più complessi introducendo nello spazio due robot ad anello attorcigliati, con ciascun robot che ruota in una direzione diversa”, afferma Qi. “Ciò fa sì che prendano percorsi diversi lungo il confine. E confrontando i percorsi di entrambi i ringbot contorti, siamo in grado di catturare i contorni dello spazio più complesso.”
“In linea di principio, non importa quanto complesso sia uno spazio, saresti in grado di mapparlo se introducessi un numero sufficiente di ringbot contorti per mappare l’intera immagine, ognuno dei quali ne fornisce una parte”, afferma Yin. “E, dato che sono relativamente economici da produrre, è fattibile.
“La robotica morbida è ancora un campo relativamente nuovo”, afferma Yin. “Trovare nuovi modi per controllare il movimento dei robot morbidi in modo ripetibile e ingegnerizzato fa avanzare il campo. E far avanzare la nostra comprensione di ciò che è possibile è entusiasmante.”
L’articolo, “Defected Twisted Ring Topology For Autonomous Periodic Flip-Spin-Orbit Soft Robot”, sarà pubblicato la settimana dell’8 gennaio in Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze. L’articolo è stato scritto da Yanbin Li e Yao Zhao, ricercatori post-dottorato presso NC State; Yaoye Hong, un recente dottorato di ricerca. laureato allo stato NC; e Haitao Qing, un dottorato di ricerca. studente presso NC State.
Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation con le sovvenzioni 2005374 e 2126072.
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