Гибкий но крепкий робот сконструирован для того чтобы "вырасти" как завод

На сегодняшних фабриках и складах нередко можно увидеть, как роботы мечутся, перемещая предметы или инструменты с одной станции на другую. По большей части, роботы довольно легко ориентируются по открытым макетам. Но им гораздо сложнее пробираться через узкие пространства, чтобы выполнять такие задачи, как поиск продукта на задней части загроможденной полки или извиваться вокруг деталей двигателя автомобиля, чтобы открутить крышку масляного колпачка.

Теперь инженеры MIT разработали робота, предназначенного для удлинения цепного придатка, достаточно гибкого, чтобы крутить и поворачивать в любой необходимой конфигурации, но достаточно жесткого, чтобы поддерживать тяжелые нагрузки или применять крутящий момент для сборки деталей в узких пространствах. Когда задача завершена, робот может убрать придаток И снова удлинить его, на другой длине и форме, чтобы удовлетворить следующей задаче.

Дизайн придатка вдохновлен тем, как растут растения, что включает в себя транспортировку питательных веществ, в псевдоожиженном виде, до кончика растения. Там, они преобразованы в твердый материал для того чтобы произвести, бит за битом, поддерживающий стержень.

Кроме того, робот состоит из "точки роста", или коробки передач, которая тянет свободную цепь блокирующих блоков в коробку. Шестерни в коробке после этого фиксируют цепные блоки совместно и подают цепь вне, блок блоком, как твердый довесок.

Исследователи представили растительный "растущий робот" на этой неделе на международной конференции IEEE по интеллектуальным роботам и системам (IROS) в Макао. Они предполагают, что захваты, камеры и другие датчики могут быть установлены на коробке передач робота, позволяя ему блуждать через двигательную установку самолета и затягивать свободный винт, или проникать в полку и захватывать продукт, не нарушая организацию окружающего инвентаря, среди других задач.

"Подумайте о замене масла в вашей машине", - говорит Гарри Асада, профессор машиностроения в MIT. "После того, как вы откроете крышу двигателя, вы должны быть достаточно гибкими, чтобы делать резкие повороты влево и вправо, чтобы добраться до масляного фильтра, а затем вы должны быть достаточно сильными, чтобы скрутить крышку масляного фильтра, чтобы удалить его."

"Теперь у нас есть робот, который потенциально может выполнять такие задачи", - говорит Тунси Ян, бывший аспирант в лаборатории Асады, который вел работу. - Он может расти, втягиваться и снова расти до другой формы, чтобы приспособиться к окружающей среде."

В состав команды также вошли аспирантка MIT Эмили Каменски и приглашенный ученый Сэйити Тешигавара, которые представили результаты на конференции.

Последняя нога

Дизайн нового робота является ответвлением работы Асады в решении "последней проблемы одного фута" - инженерный термин, относящийся к последнему шагу или ноге задачи робота или исследовательской миссии. Хотя робот может провести большую часть своего времени, пересекая открытое пространство, последний этап его миссии может включать более ловкую навигацию по более плотным и сложным пространствам для выполнения задачи.

Инженеры разработали различные концепции и прототипы для решения последней проблемы с одним футом, включая роботов, сделанных из мягких, похожих на шары материалов, которые растут как виноградные лозы, чтобы протиснуться через узкие щели. Но Asada говорит, что такие мягкие выдвижные роботы недостаточно прочны, чтобы поддерживать "конечные эффекторы" или дополнения, такие как захваты, камеры и другие датчики, которые были бы необходимы для выполнения задачи, как только робот проложил свой путь к месту назначения.

"Наше решение на самом деле не мягкое, а умное использование жестких материалов", - говорит Асада, который является профессором инженерного факультета Ford Foundation.

Звенья цепи

Как только команда определила общие функциональные элементы роста растений, они посмотрели, чтобы имитировать это в общем смысле, в расширяемом роботе.

"Реализация робота полностью отличается от реального завода, но он демонстрирует тот же самый вид функциональности, на определенном абстрактном уровне", - говорит 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 приспосабливают систему шестерен и моторов, которая работает для того чтобы вытянуть вверх флюидизированный материал -- в этом случае, бенди последовательность 3-д-напечатанных пластиковых блоков сблокированных друг с другом, подобная цепи велосипеда.

Когда цепь подается в коробку, она поворачивается вокруг лебедки, которая подает ее через второй набор двигателей, запрограммированных на блокировку определенных блоков в цепи с их соседними блоками, создавая жесткий придаток, когда он подается из коробки.

Исследователи могут запрограммировать робота на блокировку одних блоков вместе, оставляя другие незапертыми, формировать определенные формы или "расти" в определенных направлениях. В ходе экспериментов они смогли запрограммировать робота на поворот вокруг препятствия, когда оно расширялось или вырастало из его основания.

"Он может быть заблокирован в разных местах, чтобы быть изогнутым по-разному, и иметь широкий диапазон движений", - говорит Ян.

Когда цепь зафиксирована и тверда, она достаточно сильна, чтобы поддерживать тяжелый, однофунтовый вес. Если бы захват был прикреплен к растущему наконечнику робота или коробке передач, исследователи говорят, что робот потенциально может вырасти достаточно долго, чтобы блуждать по узкому пространству, а затем приложить достаточный крутящий момент, чтобы ослабить болт или отвинтить крышку.

Автоматическое обслуживание является хорошим примером задач, которые робот может помочь, по словам Каменского. "Пространство под капотом относительно открыто, но это тот последний бит, где вы должны перемещаться вокруг блока двигателя или чего-то еще, чтобы добраться до масляного фильтра, что фиксированная рука не сможет перемещаться. Этот робот мог бы сделать что-то подобное."

Источник Истории:

Материалы предоставлены Массачусетским Технологическим институтом . Оригинал написан Дженнифер Чу. Примечание: содержание может быть отредактировано для стиля и длины.