Mörg núverandi vélfærafræðikerfi sækja innblástur frá náttúrunni og endurskapa líffræðilega ferla, náttúruleg mannvirki eða hegðun dýra tilbúnar til að ná sérstökum markmiðum. Þetta er vegna þess að dýr og plöntur eru í eðli sínu búnar hæfileikum sem hjálpa þeim að lifa af í sínu umhverfi, og það gæti þannig einnig bætt afköst vélmenna utan rannsóknarstofu.
„Mjúkir vélmennaarmar eru ný kynslóð vélfærastýringa sem sækja innblástur frá háþróaðri meðhöndlunargetu sem „beinlausar“ lífverur sýna, eins og kolkrabba-tjaldbáta, fílasofa, plöntur o.s.frv.,“ Enrico Donato, einn rannsakenda sem framkvæmdi rannsóknina, sagði Tech Xplore. „Þýðing þessara meginreglna yfir í verkfræðilegar lausnir leiðir til kerfa sem eru gerð úr sveigjanlegum léttum efnum sem geta gengist undir mjúka teygjanlega aflögun til að framkalla samhæfðar og fimihreyfingar. Vegna þessara eftirsóknarverðu eiginleika, samræmast þessi kerfi yfirborði og sýna líkamlegan styrkleika og mannlegan rekstur með hugsanlega litlum tilkostnaði.
Þó að hægt væri að beita mjúkum vélmennaörmum við margs konar raunverulegum vandamálum, gætu þeir verið sérstaklega gagnlegir til að gera sjálfvirk verkefni sem fela í sér að ná tilætluðum stöðum sem gætu verið óaðgengilegar fyrir stíf vélmenni. Mörg rannsóknarteymi hafa nýlega verið að reyna að þróa stýringar sem gera þessum sveigjanlegu örmum kleift að takast á við þessi verkefni á áhrifaríkan hátt.
„Almennt byggir virkni slíkra stýringa á reikniformum sem geta búið til gilda kortlagningu á milli tveggja rekstrarrýma vélmennisins, þ.e. verkrýmis og stýrisrýmis,“ útskýrði Donato. „Hins vegar byggir rétt virkni þessara stýringa almennt á endurgjöf um sjón sem takmarkar gildi þeirra innan rannsóknarstofuumhverfis, sem takmarkar virkni þessara kerfa í náttúrulegu og kraftmiklu umhverfi. Þessi grein er fyrsta tilraunin til að yfirstíga þessa ómeðhöndluðu takmörkun og víkka út svið þessara kerfa til óskipulögðs umhverfis.“
„Andstætt hinum algenga misskilningi að plöntur hreyfast ekki, flytja plöntur virkan og markvisst frá einum stað til annars með því að nota hreyfingaraðferðir byggðar á vexti,“ sagði Donato. „Þessar aðferðir eru svo árangursríkar að plöntur geta komið sér upp næstum öllum búsvæðum á jörðinni, sem skortir hæfileika í dýraríkinu. Athyglisvert er að ólíkt dýrum, stafa hreyfingaraðferðir plantna ekki frá miðtaugakerfi, heldur koma þær til vegna háþróaðra forms dreifðra tölvukerfa.
Stýristefnan sem liggur til grundvallar virkni stjórnandi vísindamannanna reynir að endurtaka hina háþróuðu dreifðu kerfi sem liggja til grundvallar hreyfingum plantna. Teymið notaði sérstaklega hegðunartengd gervigreindarverkfæri, sem samanstanda af dreifðum tölvumiðlum sameinuð í botnuppbyggingu.
„Hið nýja lífræna stjórnandi okkar liggur í einfaldleika hans, þar sem við nýtum grundvallar vélrænni virkni mjúka vélmennaarmsins til að búa til heildar hegðun,“ sagði Donato. „Sérstaklega samanstendur mjúki vélmenniarmurinn af óþarfi fyrirkomulagi mjúkra eininga, sem hver um sig er virkjuð í gegnum þríþættu geislaskiptra stýrisbúnaðar. Það er vel þekkt að fyrir slíka uppsetningu getur kerfið búið til sex meginbeygjustefnur.
Tölvuaðilarnir sem styðja virkni stjórnanda liðsins nýta amplitude og tímasetningu stýrikerfisins til að endurskapa tvær mismunandi gerðir plöntuhreyfinga, þekktar sem circumnutation og phototropism. Hringrásir eru sveiflur sem algengt er að sjá í plöntum, á meðan phototropism eru stefnuhreyfingar sem færa greinar eða lauf plöntu nær ljósinu.
Stýringin sem Donato og samstarfsmenn hans búa til getur skipt á milli þessara tveggja hegðunar og náð raðstjórnun vélfæravopna sem spannar tvö stig. Fyrsta stigið er könnunarfasi, þar sem handleggirnir kanna umhverfi sitt, en hið síðara er að ná áfanga, þar sem þeir hreyfast til að ná tilætluðum stað eða hlut.
„Kannski er mikilvægasta atriðið frá þessari tilteknu vinnu að þetta er í fyrsta skipti sem óþarfa mjúkum vélmennaörmum er gert kleift að ná getu utan rannsóknarstofuumhverfisins, með mjög einföldum stjórnunarramma,“ sagði Donato. „Ennfremur á stjórnandi við hvaða mjúkuvélmenniarmur veitti svipað virkjunarfyrirkomulag. Þetta er skref í átt að notkun innbyggðrar skynjunar og dreifðrar stjórnunaraðferða í samfelldu og mjúkum vélmennum.
Hingað til hafa rannsakendur prófað stjórnandann sinn í röð prófana, með því að nota mát kapaldrifinn, léttan og mjúkan vélfæraarm með 9 frelsisgráður (9-DoF). Niðurstöður þeirra lofuðu mjög góðu, þar sem stjórnandinn leyfði handleggnum bæði að kanna umhverfi sitt og ná markmiðsstað á skilvirkari hátt en aðrar stjórnunaraðferðir sem lagðar voru til í fortíðinni.
Í framtíðinni gæti nýja stjórnandinn verið notaður á aðra mjúka vélfæraarma og prófaður bæði á rannsóknarstofu og í raunheimum, til að meta frekar getu hans til að takast á við kraftmiklar umhverfisbreytingar. Á meðan ætla Donato og samstarfsmenn hans að þróa stjórnunarstefnu sína frekar, svo að hún geti framkallað fleiri vélfærahreyfingar og hegðun handleggs.
„Við erum núna að leita að því að auka hæfileika stjórnandans til að gera flóknari hegðun kleift eins og skotmarksmælingu, heilarhandleggi osfrv., Til að gera slíkum kerfum kleift að virka í náttúrulegu umhverfi í langan tíma,“ bætti Donato við.
Pósttími: Júní-06-2023