Nan yon gwo avansman nan robotik, robo ak misk 'mou' tankou moun yo te fèt avèk siksè pou premye fwa. Robo mou sa yo ka yon avantaj pou konsepsyon robo zanmitay moun nan tan kap vini an.
Robo yo se machin pwogramab yo itilize regilyèman nan aplikasyon endistriyèl, pa egzanp kòm yon pati nan automatisation, espesyalman nan fabrikasyon paske yo fèt pou yo bon nan travay repetitif ki mande anpil fòs ak puisans. Robo yo kominike avèk mond fizik la atravè detèktè ak aktuateur ki ladan yo epi yo ka repwograme, sa ki fè yo pi itil ak fleksib pase machin òdinè ki gen yon sèl fonksyon. Li evidan nan fason robo sa yo fèt pou fè travay la ke mouvman yo trè rijid, pafwa sakade, tankou machin epi yo lou, enpozan epi yo pa itil lè yon travay patikilye mande kantite fòs varyab nan diferan moman. Robo yo pafwa danjere tou epi yo ka bezwen bwat ki an sekirite paske yo pa sansib a anviwònman yo. Domèn robotik la ap eksplore yon varyete disiplin pou konsepsyon, konstwi, pwograme epi itilize machin robotik avèk efikasite nan divès domèn endistri ak teknoloji medikal ki gen diferan egzijans.
Nan etid resan sou jimo ki te dirije pa Christoph Keplinger, chèchè yo te ekipe robo ak yon nouvo klas misk ki sanble anpil ak misk imen nou yo epi yo posede epi projet fòs ak sansiblite menm jan ak nou. Lide santral la se bay machin nan mouvman ki pi " natirèl ", sa vle di robo yo. 99.9 pousan nan tout robo jodi a se machin rijid ki fèt ak asye oswa metal, tandiske yon kò byolojik mou men li gen kapasite enkwayab. Robo sa yo ki gen misk "mou" oswa "pi reyèl" yo ka byen fèt pou fè travay routin ak delika (ke misk imen yo fè chak jou), pa egzanp jis ranmase yon fwi mou oswa mete yon ze nan yon panyen. Konpare ak robo tradisyonèl yo, robo ki ekipe ak " misk atifisyèl " yo pral tankou yon vèsyon "pi mou" nan tèt yo epi yo pi an sekirite epi yo ta ka Lè sa a, Customized pou fè prèske nenpòt travay nan pwoksimite moun, ki sijere plizyè aplikasyon posib ki asosye ak ak alantou lavi moun. Robo mou yo ta ka refere yo kòm robo "kolaboratif", paske yo pral inikman fèt pou fè yon travay patikilye nan yon fason ki sanble anpil ak yon moun.
Chèchè yo ap eseye kreye robo ki gen misk mou. Yon robo konsa ap bezwen yon teknoloji misk mou pou imite misk imen yo e chèchè yo te eseye de teknoloji konsa – aktuateur pneumatik ak aktuateur elastomè dyelektrik. 'Aktuateur' la defini kòm aparèy aktyèl ki deplase robo a, oubyen robo a montre yon mouvman patikilye. Nan aktuateur pneumatik, yo ponpe yon pòch mou ak gaz oswa likid pou kreye yon mouvman patikilye. Sa a se yon konsepsyon senp men li toujou pwisan byenke ponp yo pa pratik epi yo gen rezèvwa ankonbran. Dezyèm teknoloji a – aktuateur elastomè dyelektrik yo itilize konsèp aplikasyon yon chan elektrik atravè yon plastik fleksib izolan pou defòme li epi konsa kreye yon mouvman. De teknoloji sa yo poukont yo poko reyisi paske lè yon kout kouran pase nan plastik la, aparèy sa yo echwe lamentabman e konsa yo pa rezistan a domaj mekanik.
Plis robo " tankou moun " ki gen misk menm jan an
Nan etid jimo yo rapòte nan Science 1 ak Sciences Robotics 2 , chèchè yo te pran aspè pozitif de teknoloji misk mou ki disponib yo epi yo te kreye yon senp aktuateur ki sanble ak yon misk mou ki itilize elektrisite pou modifye mouvman likid andedan ti sak yo. Sak polymère fleksib sa yo gen yon likid izolan, pa egzanp yon lwil òdinè (lwil legim oswa lwil kanola) nan makèt la, oswa nenpòt likid menm jan an ka itilize. Yon fwa yo te aplike vòltaj ant elektwòd idwojèl yo ki plase ant de kote sak la, kote yo te rale youn ak lòt, yon spasm lwil la te fèt, li te peze likid la ladan l epi li te fè l koule andedan sak la. Tansyon sa a kreye yon kontraksyon misk atifisyèl epi yon fwa elektrisite a koupe, lwil la detann ankò, li imite yon relaksasyon misk atifisyèl . Aktuateur a chanje fòm nan fason sa a, epi objè ki konekte ak aktuateur a montre yon mouvman. Se poutèt sa, 'misk atifisyèl' sa a kontrakte epi lage (flechi) imedyatman nan milisgond nan menm fason an ak menm presizyon ak fòs ak misk skelèt imen reyèl yo. Mouvman sa yo ka menm bat vitès reyaksyon misk imen paske misk imen yo kominike an menm tan ak sèvo a, sa ki lakòz yon reta, menm si li pa aparan. Se poutèt sa, atravè konsepsyon sa a, yo te reyalize yon sistèm likid ki te gen kontwòl elektrik dirèk ki montre adaptabilite ak pèfòmans segondè.
Nan premye etid nimewo 1 nan Syans lan , yo te fèt aktuateur ki te gen fòm yon beye epi yo te gen kapasite ak ladrès pou ranmase epi kenbe yon franbwaz atravè yon priz robotik (san fè fwi a eksploze!). Yo te pran an kont tou domaj yon kout kouran elektrik te ka fè lè l pase nan likid izolan an (yon gwo pwoblèm ak aktuateur ki te fèt anvan yo) nan konsepsyon aktyèl la epi nenpòt domaj elektrik te geri poukont li oswa repare imedyatman pa jis yon nouvo koule likid nan pati "endomaje" a atravè yon pwosesis redistribisyon senp. Yo te atribiye sa a ak itilizasyon materyèl likid, ki pi rezistan, nan plas yon kouch izolan solid ki te itilize nan anpil konsepsyon anvan yo epi ki te domaje imedyatman. Nan pwosesis sa a, misk atifisyèl la te siviv plis pase yon milyon sik kontraksyon. Aktuateur patikilye sa a, ki te gen fòm yon beye, te fasilman kapab ranmase yon franbwaz. Menm jan an tou, lè yo te adapte fòm sak elastik sa yo, chèchè yo te kreye yon pakèt aktuateur ak mouvman inik, pa egzanp menm ranmase yon ze frajil avèk presizyon ak fòs egzak ki nesesè a. Yo rele misk fleksib sa yo aktuateur "Hydraulically-amplified Self-healing Electrostatic" oubyen aktuateur HASEL. Nan yon dezyèm etid 2 ki te pibliye nan Science Robotics , menm ekip la te kreye de lòt modèl misk mou ki kontrakte lineyèman, menm jan ak yon bisèp imen, kidonk yo gen kapasite pou leve objè ki pi lou pase pwòp pwa yo plizyè fwa.
Yon opinyon jeneral la se ke depi robo yo se machin, kidonk yo siman dwe gen yon kwen sou moun, men, lè li rive kapasite yo etonan yo bay nou nan misk nou an, yon moun ta ka tou senpleman di ke robo pal nan konparezon. Misk imen an trè pwisan ak sèvo nou an gen yon kantite ekstraòdinè nan kontwòl sou misk nou yo. Sa a se rezon ki fè misk imen yo kapab fè travay konplike ak presizyon, egzanp ekri. Misk nou yo repete kontra ak detann lè w ap fè yon travay lou epi li te di ke nou aktyèlman itilize sèlman apeprè 65 pousan kapasite nan misk nou yo ak limit sa a se sitou mete pa panse nou an. Si nou ka imajine yon robo ki gen misk mou tankou moun, fòs ak kapasite yo ta menmen. Etid sa yo konsidere kòm yon premye etap pou devlope yon actuator ki ta ka yon jou posib reyalize kapasite yo menmen nan misk byolojik reyèl.
Pri efikas 'mou' Robotics
Otè yo di ke materyèl tankou pòmdetè-chips sache polymère yo, lwil oliv ak menm elektwòd yo pa chè epi yo disponib fasilman pran pri a sèlman 0.9 USD (oswa 10 santim). Sa a se ankourajan pou inite manifakti endistriyèl aktyèl yo ak pou chèchè yo amelyore ekspètiz yo. Materyèl yo pri ki ba yo évolutive ak konpatib ak pratik endistri aktyèl yo ak aparèy sa yo ka itilize pou yon kantite aplikasyon tankou aparèy pwotèz, oswa kòm yon konpayon imen. Sa a se yon aspè patikilyèman enteresan, depi tèm robotik la toujou egalize ak gwo depans yo. Yon dezavantaj ki asosye ak misk atifisyèl sa yo se gwo kantite elektrisite ki nesesè pou operasyon li yo ak gen tou chans pou boule si robo a rezève twòp nan pouvwa li. Robo mou yo pi delika pase tokay tradisyonèl yo fè konsepsyon yo pi difisil, pou egzanp posiblite pou twou, pèdi pouvwa ak gaye lwil oliv la. Sa yo robo mou definitivman bezwen kèk aspè pwòp tèt ou-geri, tankou anpil kèk robo mou deja fè.
Efikas ak solid robo mou yo ka trè itil nan lavi moun paske yo ka konplete moun epi travay avèk yo tankou robo "kolaborasyon" olye ke robo ki ranplase moun. Epitou, bra pwotèz tradisyonèl yo ta ka pi mou, bèl ak sansib. Etid sa yo pwomèt epi si yo ta ka abòde gwo demann pouvwa a, li gen potansyèl pou revolisyone avni robo an tèm de konsepsyon yo ak fason yo deplase.
***
Sous (yo)
1. Acome et al. 2018. Aktuateur elektwostatik oto-gerizon anplifye idwolikman ak pèfòmans ki sanble ak misk. Syans. 359(6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Aktuatè Peano-HASEL: Transducteur elektwo-idwolik ki imite misk epi ki kontrakte lineyèman lè yo aktive. Science Robotics . 3(14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
***
