Zaboravite metal. Kada je riječ o robotima, budućnost je mekana i mljackava

Negdje u laboratoriju nešto se migolji. To je robot jegulja, tiho plivajući kroz golemi zamračeni rezervoar slane vode; njegovi ritmični pokreti poput vrpce koji odzvanjaju pokretima njegovog prirodnog dvojnika. Ili je to robot inspiriran hobotnicom, izgledajući poput stvari H.P. Lovecraft bi možda sanjao da se rodio 100 godina kasnije i postao robotičar umjesto pisca horora?

Možda nije ni jedno ni drugo. Možda je rukav od mekane gume, omotana oko ljudskog srca, i dajući mu redovite ohrabrujuće stiske kako bi nastavio kucati unatoč zatajenju srca. Ili a hidrogel hvataljka koji može ispružiti ruku i zgrabiti ribu koja pliva, pričvrstiti je bez ozljede. Ili. Ili. Ili.

Stvarnost je takva da ne nedostaje primjera iz rastućeg područja meke robotike. Jedno od najuzbudljivijih polja istraživanja robotike koja se brzo razvijaju, ovi roboti ne nalikuju tvrdim, metalnim strojevima koje nam je obećala znanstvena fantastika. Izrađene su od gumenih materijala. Također su mnogo jeftiniji za izradu, znatno su manji i nude daleko veću fleksibilnost i (možda kontraintuitivno, s obzirom na njihove meke materijale) izdržljivost. U tom procesu oni mijenjaju ono što mi smatramo robotima - i dokazuju se neizmjerno korisnima u tom procesu.

Robot tisuću namjena

Trenutačni porast mekih robota u svijetu kojim je prije dominirao metal ne oduzima ništa od tradicionalnijih robota koje izrađuju tvrtke poput Boston Dynamicsa. Napredak u tradicionalnoj teškoj robotici nam je, samo u proteklih nekoliko godina, dao sve vrste svestranih strojeva sposobnih za sve, od finog sklapanja na proizvodnim linijama do izvodeći plesove, prikazi parkoura ili čak Olimpijskih igara unatrag. Ali ti tradicionalni roboti nisu dobri za sve.

Izvrsni su u izvršavanju istog zadatka mnogo puta zaredom, što je upravo ono što je potrebno ako, primjerice, pomažu sastaviti iPhone na pokretnoj traci u tvornici Foxconn. Ali maknite ih iz strukturirane domene u kojoj su navikli raditi i odjednom će njihova zapanjujuća preciznost nestati u trenu.

To je problematično iz raznih razloga, ne samo zbog činjenice da će roboti sve više raditi uz ljude i druge žive ljude. To bi moglo značiti izravan rad s ljudima kao kolegama. To bi također moglo značiti još bližu razinu interakcije, kao što je gore spomenuti robot namijenjen održavanju otkucaja srca osobe u slučaju mogućeg kardiovaskularnog zatajenja. Ti su scenariji djelomično doveli do sve veće popularnosti mekih robota.

"[Još jedno] uzbudljivo polje primjene za meku robotiku je sektor potrage i spašavanja," Giada Gerboni, postdoktorand na Sveučilištu Stanford, koji je prošle godine održao TED govor pod nazivom "Nevjerojatan potencijal fleksibilnih, mekih robota", rekao je Digital Trends. „[U laboratoriju u kojem radim] postoji vrlo motiviran tim kolega koji istražuje kako meki robot koji raste iz vrha — poput biljke, točnije vinove loze — mogla bi se kretati arheološkim nalazištima nedostupnim ljudima i pun vrlo delikatnih artefakata, ili istražiti delikatna podzemna staništa neke ugrožene životinje vrsta."

Gerbonijevo vlastito istraživanje ima medicinske primjene. Trenutačno radi na fleksibilnim robotima koji bi se mogli koristiti kao kirurški instrumenti za pristup teško dostupnim dijelovima tijela, kao što bi mekani roboti njezinih kolega mogli pomoći u pristupu udaljenim mjestima.

“Moj trenutni rad na Stanfordu koristi fleksibilnu iglu koja može dosegnuti potpuno različite dijelove jetre od jednu točku umetanja i može spaliti tumor — [uništavajući] tumorske stanice toplinom — svojim vrhom,” nastavila je. Upravljiva igla nije ono što bismo mogli zamisliti kao robota, ali to je jedna od mogućnosti koju otvaraju meki roboti.

Zbogom metal?

Najnoviji razvoj meke robotike posebno je uzbudljiv. Nedavno su istraživači otkrili kako eliminirati trajne tvrde, metalne komponente u mekim robotima. Tamo gdje su prethodni mekani roboti i dalje zahtijevali komponente poput metalnih ventila, ovaj najnoviji meki robot može funkcionirati koristeći samo gumu i zrak — s stlačenim zrakom koji zamjenjuje potrebu za elektroničkim utroba. Čineći to, integrira memoriju i donošenje odluka izravno u svoje meke materijale, koristeći neku vrstu mekog računala temeljenog na digitalnoj logici.

"Ova stanja visokog i niskog tlaka analogna su digitalnom signalu, gdje je 1 jednako visokom tlaku, a 0 jednako niskom tlaku," Philipp Rothemund, objasnio nam je jedan od istraživača na projektu. “Tipično se upravljanje mekim robotima vrši elektroničkim kontrolerima i korištenjem tvrdih ventila što rezultira hibridnim robotima tvrdi/meki. Naše meko računalo omogućuje integraciju složene kontrole izravno u strukturu mekog robota.”

Sve je to još uvijek u relativno ranoj fazi, ali pokazuje kako se svijet softa brzo mijenja robotika: kasni pola stoljeća za svojim težim dvojnikom, ali užurbano daje sve od sebe da uhvati gore. Čini se da i to djeluje. Osim već spomenutih aplikacija, meke robotske hvataljke sada se koriste na pokretnim trakama, zbog svoje sposobnosti interakcije s objektima bez mogućnosti njihovog oštećenja.

Međutim, kako primjećuje Giada Gerboni, pogrešno je gledati na meku robotiku kao u sukobu s tradicionalnim tvrdim robotima.

"Ne bih rekla da su meki roboti bolji, ali to je samo klasa robota - ili način da se radi robotika - koji više ne možemo izbjeći razmatranje", rekla je. “Meki roboti već su pokazali da imaju veliki potencijal u navigacijskim zadacima jer mogu lako artikuliraju svoje tijelo, a njihova navigacija nije ugrožena naglim kontaktom s nepoznatim osobama objekti. Ali kada se radi o drugom vrlo uobičajenom zadatku za robote kao što su zadaci manipulacije, tada je imati nekrute dijelove vrlo loše jer robot može [ispoljiti vrlo malu silu, što znači da ne može podići mnogo objekata.] Također, s obzirom na visoku fleksibilnost tijela, stupnjeve slobode i ograničenu integraciju senzora, njima se ne može precizno upravljati pa ne mogu izvesti vrlo preciznu manipulaciju zadatak."

I tvrdo i meko

U konačnici, kaže ona, najbolji način da doista napravimo robote koji će nam biti korisni u životu bit će kombinacija tvrdog i mekog: baš kao što vidimo s materijalima koji se nalaze u prirodi. “Samo pogledajte ljude”, rekla je. “Oni su savršeni robotski strojevi s mekim komponentama, ali i krutim strukturama i standardnim spojevima. [Oni] mogu izvršavati zadatke u različitim kontekstima, ali također mogu biti precizni i djelovati na snagu.”

Neki su istraživači čak zaokupljeni istraživanjem materijala koji mekim robotima omogućuju da se ukrute na zahtjev ili pak kombiniraju različite materijale krutosti za postizanje i preciznosti i spretnosti. Izraz "mekani robot" postoji jedva jedno desetljeće - ali već je napravio nišu za sebe. (A pronašao je i put do pop kulture: pogledajte Baymaxa, simpatičnog robota iz Disneyjevog Veliki heroj 6.)

Kako se približavamo svijetu u kojem su roboti dio naše svakodnevice, mekani roboti će poprimiti veći značaj nego ikad. Jedno je sigurno: ovdje u 2019. riječ "robot" više nije sinonim za "metalni stroj".

Preporuke urednika

• Budućnost proizvodnje: pogled unaprijed u sljedeću eru stvaranja stvari
• Lutajući botovi za nadzor dolaze u naše gradove. Srećom, oni su tu da pomognu
• Upoznajte Xenobots: žive, biološke strojeve koji bi mogli revolucionirati robotiku
• Pametne lutke: Kako robotska tehnologija preobražava nogometni trening
• Najbolji roboti na CES 2021