Unohda metalli. Mitä tulee robotteihin, tulevaisuus on pehmeä ja muhkea

Jossain laboratoriossa jokin kiemurtelee. Sen ankeriasrobottiuida äänettömästi valtavan pimennetyn suolavesisäiliön läpi; sen rytmiset, nauhamaiset liikkeet toistavat sen luonnollisen vastineen liikkeet. Vai onko se an mustekala inspiroima robotti, joka näyttää sellaiselta H.P. Lovecraft olisi voinut haaveilla, jos hän olisi syntynyt 100 vuotta myöhemmin ja hänestä tulisi robotiikka kauhukirjailijan sijaan?

Ehkä se ei ole kumpikaan noista. Ehkä se on pehmeä kuminen hiha, kietoutunut ihmissydämen ympärilleja puristamalla sitä säännöllisesti, jotta se voi jatkaa lyömistä sydämen vajaatoiminnan edessä. Tai a hydrogeeli tarttuja joka voi ojentaa kätensä ja tarttua uimaan kalaan ja kiinnittää sen vahingoittamatta sitä. Tai. Tai. Tai.

Tosiasia on, että esimerkeistä ei ole pulaa nousevalta pehmeän robotiikan alalta. Yksi robotiikan tutkimuksen jännittävimmistä, nopeasti kehittyvistä aloista, nämä robotit eivät muistuta kovia metallikoneita, jotka tieteiskirjallisuus lupasi. Ne on valmistettu kumimaisista materiaaleista. Ne ovat myös paljon halvempia rakentaa, painavat huomattavasti vähemmän ja tarjoavat paljon enemmän joustavuutta ja (ehkä vastoin intuitiivista, pehmeiden materiaaliensa vuoksi) kestävyyttä. Prosessin aikana he muuttavat sitä, mitä ajattelemme robotiksi – ja osoittautuvat prosessissa erittäin hyödyllisiksi.

Tuhannen käyttötarkoituksen robotti

Pehmeiden robottien nykyinen aalto aiemmin metallin hallitsemaan maailmaan ei ota mitään pois Boston Dynamicsin kaltaisten yritysten rakentamista perinteisemmistä roboteista. Perinteisen kovan robotiikan edistys on viime vuosina tuonut meille kaikenlaisia ​​monipuolisia koneita, jotka pystyvät tekemään kaikkea hienosta tuotantolinjojen kokoonpanotyöstä tanssien esittäminen, parkour-näytöksiä tai jopa Olympialaisten arvoisia takaiskuja. Mutta nämä perinteiset robotit eivät ole hyviä kaikkeen.

He ovat taitavia suorittamaan saman tehtävän monta kertaa peräkkäin, mikä on juuri sitä, mitä vaaditaan, jos he esimerkiksi auttavat koomaan iPhone-puhelimia liukuhihnalla Foxconnin tehtaalla. Mutta poista ne rakenteellisesta toimialueesta, jossa he ovat tottuneet työskentelemään, ja yhtäkkiä heidän hämmästyttävä tarkkuus voi onnistua katoavat hetkessä.

Tämä on ongelmallista monista syistä, ei vähiten siitä, että robotit tulevat yhä useammin työskentelemään ihmisten ja muiden elävien ihmisten rinnalla. Tämä voi tarkoittaa suoraa työskentelyä ihmisten kanssa kollegoina. Se voi myös tarkoittaa vieläkin tiiviimpää vuorovaikutustasoa, kuten edellä mainittu robotti, jonka tarkoituksena on pitää ihmisen sydän lyömässä mahdollisen sydän- ja verisuonihäiriön edessä. Nämä skenaariot ovat osittain johtaneet pehmeiden robottien suosion kasvuun.

"[Yksi muu] jännittävä sovellusalue pehmeälle robotiikalle on etsintä- ja pelastussektori," Giada Gerboni, tohtorintutkija Stanfordin yliopistossa, joka viime vuonna antoi a TED-keskustelu "Joustavien, pehmeiden robottien uskomaton potentiaali", Digital Trends kertoi. "[Laboratoriossa, jossa työskentelen], on erittäin motivoitunut työtovereiden tiimi, joka tutkii, kuinka pehmeä robotti, joka kasvaa kärjestä - kuten kasvi tai tarkemmin sanottuna viiniköynnös - pystyisi navigoimaan arkeologisissa kohteissa, joihin ihminen ei pääse ja täynnä erittäin herkkiä esineitä tai tutkia joidenkin uhanalaisten eläinten herkkiä maanalaisia ​​elinympäristöjä lajia."

Gerbonin omalla tutkimuksella on lääketieteellisiä sovelluksia. Hän työskentelee parhaillaan joustavien robottien parissa, joita voitaisiin käyttää kirurgisina instrumentteina päästäkseen käsiksi vaikeasti saavutettaviin kehon osiin, aivan kuten hänen kollegoidensa pehmeät robotit voisivat auttaa pääsemään etäkohteisiin.

”Nykyisessä työssäni Stanfordissa käytän joustavaa neulaa, jolla pääsee täysin eri osiin maksassa yhden kiinnityskohdan ja voi polttaa kasvaimen - [tuhoaa] kasvainsoluja lämmöllä - kärjellään", hän jatkoi. Ohjattava neula ei ole se, mitä saattaisimme ajatella robotiksi, mutta se on yksi pehmeiden robottien tarjoamista mahdollisuuksista.

Hyvästi metalli?

Pehmeän robotiikan viimeisin kehitys on erityisen jännittävää. Äskettäin tutkijat keksivät, kuinka poistaa kestävät kovat metalliosat pehmeissä roboteissa. Jos aiemmat pehmeät robotit ovat edelleen vaatineet komponentteja, kuten metalliventtiilejä, tämä uusin pehmeä robotti voi toimia käyttämällä vain kumia ja ilmaa - paineilma korvaa elektroniikan tarpeen sisuskalut. Näin tehdessään se integroi muistin ja päätöksenteon suoraan pehmeisiin materiaaleihinsa käyttämällä eräänlaista digitaaliseen logiikkaan perustuvaa pehmeää tietokonetta.

"Nämä korkean ja matalan paineen tilat ovat analogisia digitaaliselle signaalille, jossa 1 on korkea paine ja 0 matalapaine." Philipp Rothmund, yksi projektin tutkijoista selitti meille. ”Pehmeiden robottien ohjaus tapahtuu tyypillisesti elektronisilla ohjaimilla ja kovilla venttiileillä, jolloin tuloksena on kova/pehmeä hybridirobotti. Pehmeä tietokoneemme mahdollistaa monimutkaisen ohjauksen integroinnin suoraan pehmeän robotin rakenteeseen."

Kaikki tämä on vielä suhteellisen varhaisessa vaiheessa, mutta se osoittaa pehmeän nopeasti liikkuvan maailman robotiikka: jää puoli vuosisataa jälkeen kovemmasta vastineesta, mutta tekee kiireesti parhaansa saadakseen kiinni ylös. Näyttää myös toimivan. Jo mainittujen sovellusten lisäksi mm. pehmeät robottitarttujat käytetään nyt kokoonpanolinjoilla, koska ne voivat olla vuorovaikutuksessa esineiden kanssa ilman, että ne voivat vahingoittaa niitä.

Kuten Giada Gerboni huomauttaa, on kuitenkin virhe nähdä pehmeä robotiikka ristiriidassa perinteisten kovien robottien kanssa.

"En sanoisi, että pehmeät robotit olisivat parempia, mutta se on vain robottiluokka - tai tapa tehdä robotiikkaa - jota emme voi välttää harkitsemasta enää", hän sanoi. "Pehmeät robotit ovat jo osoittaneet, että niillä on suuri potentiaali navigointitehtävissä, koska ne voivat artikuloida kehoaan helposti, eivätkä heidän navigointinsa vaarannu äkillisistä kosketuksista tuntemattomiin esineitä. Mutta kun on kyse toisesta robottien hyvin yleisestä tehtävästä, kuten manipulointitehtävistä, ei-jäykkien osien omaaminen on erittäin huonoa, koska robotti voi [kohdistaa hyvin vähän voimaa, mikä tarkoittaa, että se ei voi nostaa monet esineet.] Koska kehon joustavuus, vapausasteet ja rajoitettu anturiintegraatio otetaan huomioon, niitä ei voida ohjata tarkasti, joten ne eivät voi suorittaa kovin tarkkaa käsittelyä tehtävä."

Sekä kovaa että pehmeää

Hän sanoo, että viime kädessä paras tapa tehdä elämässämme hyödyllisiä robotteja on yhdistää sekä kovia että pehmeitä: aivan kuten näemme luonnossa olevien materiaalien kanssa. "Katsokaa vain ihmisiä", hän sanoi. ”Ne ovat täydellisiä robottikoneita, joissa on pehmeät komponentit, mutta myös jäykät rakenteet ja vakionivelet. [He] voivat suorittaa tehtäviä eri yhteyksissä, mutta voivat myös olla tarkkoja ja kohdistaa voimia."

Jotkut tutkijat ovat jopa kiireisiä tutkiessaan materiaaleja, jotka mahdollistavat pehmeiden robottien jäykistymisen tarpeen mukaan, tai muuten yhdistävät erilaisia ​​jäykkyyden materiaaleja saavuttaakseen sekä tarkkuuden että kätevyyden. Termi "pehmeä robotti" on ollut käytössä tuskin vuosikymmeneen – mutta se on jo etsimässä itselleen markkinarakoa. (Ja löytää tiensä myös popkulttuuriin: tutustu Baymaxiin, rakastettavaan Disneyn robottiin Suuri sankari 6.)

Kun siirrymme kohti maailmaa, jossa robotit ovat osa jokapäiväistä elämäämme, pehmeät robotit tulevat olemaan tärkeämpiä kuin koskaan. Yksi asia on varma: täällä vuonna 2019 sana "robotti" ei ole enää synonyymi "metallikoneelle".

Toimittajien suositukset

• Valmistuksen tulevaisuus: Katse eteenpäin asioiden valmistuksen seuraavaan aikakauteen
• Kiertelevät valvontabotit ovat tulossa kaupunkeihin. Onneksi he ovat täällä auttamassa
• Tapaa Xenobotit: eläviä, biologisia koneita, jotka voivat mullistaa robotiikan
• Älykkäät nuket: Kuinka robottitakkaustekniikka muuttaa jalkapalloharjoituksia
• Parhaat robotit CES 2021:ssä