Gehirnlose Roboter navigieren durch Labyrinthe – Neuroscience News

Zusammenfassung: Forscher haben einen „gehirnlosen“ Softroboter entwickelt, der mithilfe physischer Intelligenz autonom durch komplexe Umgebungen navigieren kann.

Im Gegensatz zum Vorgängermodell, das nur bei Hindernissen eingeschaltet werden konnte, kann sich dieser Roboter selbstständig verwandeln. Diese einzigartige Bewegung ist auf das asymmetrische Design zurückzuführen, bei dem die Hälfte mehr Kraft auf den Boden ausübt.

So können sie sich in Bögen bewegen, dynamische Labyrinthe durchqueren und vermeiden, zwischen parallelen Objekten zu fallen.

Wichtige Fakten:

1. Der Softroboter arbeitet mit „physischer Intelligenz“, was bedeutet, dass sein Verhalten durch sein strukturelles Design und seine Materialien bestimmt wird, sodass keine Computer- oder menschliche Führung erforderlich ist.
2. Dieser Roboter besteht aus bandähnlichen Flüssigkristall-Gummimaterialien und bewegt sich, wenn er auf eine Oberfläche gestellt wird, die heißer ist als die Umgebungsluft; Je wärmer die Oberfläche, desto schneller rotiert sie.
3. Das asymmetrische Design des Roboters ermöglicht es ihm, sich in Bögen zu bewegen, sodass er durch Labyrinthe navigieren kann, ohne steckenzubleiben, und sich sogar zwischen parallelen Hindernissen bewegen kann.

Quelle: North Carolina

Forscher, die einen Soft-Roboter entwickelt haben, der ohne menschliche oder computergesteuerte Führung durch einfache Labyrinthe navigieren kann, haben nun auf dieser Arbeit aufgebaut und einen „gehirnlosen“ Soft-Roboter geschaffen, der durch komplexere und dynamischere Umgebungen navigieren kann.

„In unserer vorherigen Arbeit haben wir gezeigt, dass unser Softroboter in der Lage ist, sich durch einen sehr einfachen Hindernisparcours zu drehen und zu wenden“, sagt Ji Yin, Mitautor einer Arbeit über die Arbeit und außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik. Ingenieurwesen an der North Carolina State University.

„Er konnte sich jedoch nur verwandeln, wenn er auf ein Hindernis traf. In der Praxis bedeutete dies, dass der Roboter manchmal stecken bleiben und zwischen parallelen Hindernissen hin und her springen konnte.“

„Wir haben einen neuen Soft-Roboter entwickelt, der sich selbstständig drehen kann, wodurch er sich seinen Weg durch verwinkelte Labyrinthe bahnen und sogar bewegliche Hindernisse überwinden kann. Dies geschieht alles mithilfe physischer Intelligenz und nicht durch die Steuerung durch einen Computer.“

Unter physischer Intelligenz versteht man dynamische Objekte – etwa Soft-Roboter –, deren Verhalten durch ihr strukturelles Design und die Materialien, aus denen sie bestehen, bestimmt wird und nicht durch einen Computer oder menschliches Eingreifen gesteuert wird.

Wie bei der Vorgängerversion bestehen die neuen Softroboter aus bandartigem flüssigkristallinem Elastomer. Wenn die Roboter auf einer Oberfläche mit einer Temperatur von mindestens 55 °C (131 °F) platziert werden, die heißer als die Umgebungsluft ist, schrumpft der Teil des Bandes, der mit der Oberfläche in Kontakt kommt, während der Teil des Bandes freiliegt in die Luft nicht. Dadurch entsteht eine Rollbewegung. Je wärmer die Oberfläche, desto schneller rotiert der Roboter.

Während die Vorgängerversion des Softroboters jedoch ein symmetrisches Design hatte, besteht der neue Roboter aus zwei unterschiedlichen Hälften. Die Hälfte des Roboters ist ein gedrehtes Band, das sich in einer geraden Linie erstreckt, während die andere Hälfte ein enger gedrehtes Band ist, das sich ebenfalls wie eine Wendeltreppe um sich selbst wickelt.

Dieses asymmetrische Design bedeutet, dass ein Ende des Roboters mehr Kraft auf den Boden ausübt als das andere. Stellen Sie sich einen Plastikbecher vor, dessen Öffnung breiter ist als der Boden. Wenn Sie es über den Tisch rollen, rollt es nicht in einer geraden Linie, sondern bildet einen Bogen, während es über den Tisch läuft. Dies liegt an seiner asymmetrischen Form.

„Das Konzept hinter dem neuen Roboter ist ziemlich einfach: Aufgrund seines asymmetrischen Designs dreht er sich, ohne etwas berühren zu müssen“, sagt Yao Zhao, Erstautor der Arbeit und Postdoktorand an der NC State.

„Also, während er dabei immer noch die Richtung ändert tun Es kommt mit einem Objekt in Kontakt und kann dadurch durch Labyrinthe navigieren und kann nicht zwischen parallelen Objekten stecken bleiben. Stattdessen ermöglicht ihm seine Fähigkeit, sich in Bögen zu bewegen, eine freie Bewegung.

Die Forscher demonstrierten die Fähigkeit des weichen, asymmetrischen Roboterdesigns, durch komplexere Labyrinthe – einschließlich Labyrinthe mit beweglichen Wänden – zu navigieren und in Räume zu passen, die schmaler sind als seine Körpergröße. Die Forscher testeten das neue Roboterdesign auf einer Metalloberfläche und auf Sand.

„Diese Arbeit ist ein weiterer Schritt vorwärts und hilft uns dabei, innovative Ansätze für die Gestaltung von Soft-Robotern zu entwickeln – insbesondere für Anwendungen, bei denen Soft-Roboter in der Lage sein werden, Wärmeenergie aus ihrer Umgebung zu gewinnen“, sagt Yin.

Der Artikel „Escape from the Soft Robotic Maze with Physical Intelligence“ wird am 8. September in der Zeitschrift veröffentlicht. Die Wissenschaft schreitet voran. Der Erstautor des Papiers ist Yao Zhao, ein Postdoktorand an der NC State.

Hao Su, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der NC State, ist Mitautor. Zu den weiteren Co-Autoren gehört Yaoye Hong, eine kürzlich promovierte Wissenschaftlerin. Absolvent des NC State. Yanbin Li, Postdoktorand an der NC State; und Fangjie Qi und Haitao Qing, beide Ph.D. Studenten im NC State.

Finanzierung: Die Arbeit wurde mit Unterstützung der National Science Foundation im Rahmen der Zuschüsse 2005374, 2126072, 1944655 und 2026622 durchgeführt.

Über Neuigkeiten aus der Robotik- und Neurotechnologieforschung

Autor: Matt Shipman
Quelle: North Carolina
Kommunikation: Matt Shipman – Bundesstaat North Carolina
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Offener Zugang.
„Entkommen aus dem weichen, körperlich intelligenten Roboterlabyrinth„Von Ji Yin et al. Die Wissenschaft schreitet voran

eine Zusammenfassung

Entfliehen Sie dem physisch intelligenten, weichen Roboterlabyrinth

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