Гибкий но крепкий робот MIT который способен расти как растение

На сегодняшних фабриках и складах нередко можно увидеть, как роботы передвигаются, перевозят предметы или инструменты с одной станции на другую. По большей части роботы довольно легко перемещаются в открытом пространстве.

Но им гораздо труднее работатьв узких пространствах для выполнения таких задач, как поиск предмета на задней части загроможденной полки или к примеру сложности, с тем, чтобы пробраться через все элементы двигателя автомобиля и открутить крышку от масляного фильтра.

Немного об устройстве нового робота

Теперь инженеры MIT разработали робота, предназначенного для удлинения цепочечного придатка, достаточно гибкого для изгиба и поворота в любой необходимой конфигурации, но и достаточно жесткого, чтобы выдерживать большие нагрузки или прикладывать крутящий момент для сборки деталей в ограниченном пространстве.

Когда задача завершена, робот может убрать придаток и снова расширить его, с другой длиной и формой, чтобы соответствовать новой задаче. Конструкция придатка похожа своей работой на то, как растут растения, что включает транспортировку питательных веществ в псевдоожиженной форме до кончика растения. Там они превращаются в твердый материал, чтобы подпитывать поддерживающий стебель.

Точно так же робот состоит из «точки роста» или коробки передач, которая тянет свободную цепь блокирующих блоков в коробку. Зубчатые колеса в коробке затем блокируют звенья цепи и выводят их, одно за другим, как жесткий придаток. Исследователи представили своего робота на Международной конференции IEEE по интеллектуальным роботам и системам (IROS) в Макао.

Они предполагают, что на редукторе робота могут быть установлены захваты, камеры и другие датчики, что позволит ему проскальзывать через двигательную систему самолета и, к примеру, затянуть разболтавшийся винт, или достать до полки и захватить предмет, не сея хаос вокруг.

«Подумайте о замене масла в вашем автомобиле», - говорит Гарри Асада, профессор машиностроения в MIT. «После того, как вы откроете крышу двигателя, вы должны быть достаточно гибкими, чтобы сделать крутые повороты влево и вправо, чтобы добраться до масляного фильтра, а затем вы должны быть достаточно сильными, чтобы повернуть крышку масляного фильтра, чтобы снять ее».

«Теперь у нас есть робот , который потенциально может выполнять такие задачи», - говорит Тонгси Ян, бывший аспирант лаборатории Асада, который руководил работой. «Он может расти, сокращаться и снова расти, но уже в другой форме, чтобы адаптироваться к окружающей среде».

Команда также включает аспиранта Массачусетского технологического института Эмили Каменскую и приглашенного ученого СейичиТешигавару, который представил результаты на конференции.

Последние шаги

Дизайн нового робота является ответвлением работы Асады в решении “последней проблемы одного фута " - инженерный термин, относящийся к последнему шагу задачи работы или исследовательской миссии.

В то время как робот может проводить большую часть своего времени, путешествуя по открытому пространству, последний шаг его миссии может включать в себя более ловкую навигацию по более узким и сложным пространствам для выполнения задачи.

Инженеры разработали различные концепции и прототипы для решения последней проблемы, в том числе роботов, изготовленных из мягких, похожих на воздушные шарики материалов, которые растут как виноградные лозы, чтобы протиснуться через узкие щели.

Но Асада говорит, что такие мягкие расширяемые роботы недостаточно прочны для поддержки «конечных эффекторов» или различных модулей, таких как захваты, камеры и другие датчики, которые будут необходимы при выполнении задачи, как только робот окажется в зоне для. «Нашего робота не совсем можно назвать мягким, ведь мы просто очень умно использовали твердые материалы», - говорит Асада, профессор инженерных наук Фонда Форда.

Звенья цепи

Как только команда определила основные функциональные элементы развития растений, они решили подражать этому в общем смысле в виде расширяемого робота. «Реализация робота полностью отличается от реальной установки, но она обладает той же функциональностью на определенном абстрактном уровне», - заявил Асада.

Исследователи разработали коробку передач, представляющую собой “растущий наконечник " робота, сродни бутону растения, где, по мере поступления большего количества питательных веществ к участку, наконечник питает более жесткий стебель.

Внутри коробки они устанавливают систему из шестеренок и двигателей, которая создана для вытягивания псевдоожиженного материала - в данном случае это гибкая последовательность пластиковых блоков, сцепленных друг с другом, подобно велосипедной цепи. Когда цепь подается в коробку, она вращается вокруг лебедки, которая вращается благодаря второму набору двигателей, запрограммированных для фиксации определенных узлов в цепи, к их соседним узлам, создавая жесткий придаток при его подаче из коробки.

Исследователи могут запрограммировать робота таким образом, чтобы он соединял определенные подразделения, оставляя другие незапертыми, выстраивался вопределенные формы или «рос» в различных направлениях. В ходе экспериментов они смогли запрограммировать робота так, чтобы он поворачивал препятствие по мере его расширения или роста от своей базы.

«Он может быть заблокирован в разных местах, изогнут по-разному, а также может иметь широкий диапазон движений», - говорит Ян. Когда цепь зафиксирована, она достаточно прочна, чтобы выдержать вес в один фунт. Если к растущему наконечнику или коробке передач робота был прикреплен захват, исследователи говорят, что робот потенциально может расти достаточно долго, чтобы пройти через узкое пространство, а затем приложить достаточный крутящий момент, чтобы ослабить болт или открутить крышку.

По словам Каменского, техническое обслуживание автомобилей - хороший пример задач, с которыми робот мог бы помочь. «Пространство под капотом относительно открыто, но это последний момент, когда вам нужно перемещаться вокруг блока цилиндров или чего-то еще, чтобы добраться до масляного фильтра, что неподвижный рычаг выполнить не смог бы. Этот робот может сделать что-то подобное.