211service.com
Amoebalike robotter til eftersøgning og redning
Robotister ved Virginia Tech i Blacksburg, VA, har udviklet en ny form for bevægelse til robotteknologi baseret på den måde, den encellede amøbe bevæger sig på. I modsætning til alle andre robotter er Virginia Tech-robotterne designet til at bruge hele deres ydre hud som fremdriftsmiddel.
Blob bot: Inspireret af den simple amøbe har forskere ved Virginia Tech bygget robotter som denne prototype, der kunne klemme sig ind i trange steder under eftersøgnings- og redningsopgaver.
Toroidal i form - lidt som en aflang cylindrisk doughnut - robotter af denne nye race adskiller sig fra robotter med hjul, bælte eller ben ved, at de bevæger sig ved konstant at vende sig selv, siger Dennis Hong , en assisterende professor i maskinteknik ved Virginia Tech. Hele den ydre hud bevæger sig, siger han.
Denne nye type bevægelse er særligt velegnet til eftersøgnings- og redningsapplikationer, siger Hong: De kan let klemme sig under et sammenklappet loft eller mellem forhindringer. Faktisk viser foreløbige eksperimenter, at robotterne med deres bløde, sammentrækkende kroppe er i stand til at presse sig selv gennem huller med diametre meget mindre end deres normale bredde, siger Hong. Og fordi robotterne er i stand til at bruge hele deres kontaktflader til trækkraft, kan de nemt bevæge sig over og gennem meget ujævne miljøer.
Den faktiske bevægelse genereres ved at trække sig sammen og udvide aktuatorringene i længden af robottens krop. Ved at trække ringene sammen på bagsiden af robotten og udvide dem mod fronten, er de i stand til at generere bevægelse.
Dette er meget beslægtet med princippet om pseudopoden, der bruges af encellede organismer som amøber, siger Hong. Dette princip består af en proces med cytoplasmatisk streaming, hvor den flydende endoplasma i cellen strømmer fremad inde i en halvfast ektoplasmatisk rørformet skal. Når væsken når fronten, bliver den til den gel-lignende ektoplasma, der danner en forlængelse af dette rør og bevæger organismen fremad. Samtidig bliver ektoplasmaet på bagsiden af røret til den flydende endoplasma, der optager bagsiden.
For at producere en lignende form for bevægelse har Hongs indledende eksperimenter brugt robotter bestående af fleksible toroidale membraner foret med fremdriftsringe af enten elektroaktiv polymer eller trykslanger. Men nu, med finansiering fra en ny National Science Foundation-bevilling, har Hong opgivet brugen af elastiske membraner til fordel for mere robuste designs. Han afviser at diskutere disse designs i detaljer på grund af problemer med intellektuel ejendomsret. Han siger dog, at dette seneste arbejde involverer stive mekaniske dele, der er forbundet på en sådan måde, at de muliggør denne form for bevægelse. Det er som en 3-D tankslidbane, siger han.
Det er en interessant idé, siger Henrik Christensen , professor i robotteknologi og direktør for Robotics and Intelligent Machines ved Georgia Institute of Technology, i Atlanta. Vi har virkelig brug for bedre bevægelsesmekanismer til robotter. Hjul og spor fungerer fint, indtil terrænet bliver meget ujævnt, mens benene er langsomme og frygtelig ineffektive, siger han.
Det er ikke første gang, at toroider er blevet foreslået som en del af et fremdriftssystem, siger Andrew Adamatzky , en professor i ukonventionel databehandling ved University of the West of England, i Bristol, U.K. Men at bruge elektroaktive polymerer til at producere udbredende bølger af sammentrækninger gør denne seneste forskning meget interessant, siger han. Disse eksperimentelle design åbner nye og spændende perspektiver inden for blød kropsrobotik.
Men med bløde kroppe kommer nye udfordringer. For eksempel er det ikke klart, hvordan man ville integrere en strømforsyning, computerstyrede controllere og sensorer. Principperne her er gode, men der skal virkelig arbejdes med ingeniørarbejdet, siger Christensen.
Hong erkender, at der stadig er mange praktiske problemer, der skal løses med sine robotter. En løsning på mange af designproblemerne er at bære strømforsyningen, controllere, sensorer og andre nøgledele i midten af toroid. Dens form ville sikre, at disse nøgledele forblev på plads, mens trådløse controllere kunne bruges til at udløse sammentrækninger af ringene ved hjælp af induktive sløjfer til strøm, siger Hong.
Den sværeste del af eftersøgning og redning er at udvikle mekanismer, der kan tilpasse sig skiftende terræn, siger Robin Murphy , professor i datalogi og teknik ved University of Florida og tidligere direktør for Center for Robot-Assisted Search and Rescue i Tampa, FL. Der er dog mere at søge og redde end blot at sive gennem huller, siger hun.