Felejtsd el a fémet. Ami a robotokat illeti, a jövő puha és nyűgös

Valahol a laboratóriumban valami mocorog. ez van egy angolna robothangtalanul úszva egy hatalmas, elsötétített sósvíztartályban; ritmikus, szalagszerű mozgásai visszhangozzák a természetes megfelelőjét. Vagy ez egy polip ihlette robot, úgy néz ki, mint valami H.P. Lovecraft talán azt álmodta volna, hogy 100 évvel később születik, és robotoló lett volna horroríró helyett?

Lehet, hogy egyik sem az. Talán egy puha gumi hüvely, emberi szív köré tekerve, és rendszeres megnyugtató szorításokkal, hogy szívelégtelenség esetén is tovább verhessen. Vagy a hidrogél megfogó amely kinyúlhat és megragadhat egy úszó halat, rögzítve azt anélkül, hogy megsértené. Vagy. Vagy. Vagy.

A valóság az, hogy a puha robotika feltörekvő területéről nincs hiány példákban. A robotikai kutatások egyik legizgalmasabb, leggyorsabban fejlődő területe, ezek a robotok nem hasonlítanak azokra a kemény, fémes gépekre, amelyeket a science fiction ígért nekünk. Gumiszerű anyagokból készülnek. Ezenkívül sokkal olcsóbb az építésük, sokkal kisebb a súlyuk, és sokkal nagyobb rugalmasságot és (talán az intuitív módon, lágy anyagaik miatt) tartósságot kínálnak. A folyamat során megváltoztatják azt, amit mi robotnak gondolunk – és rendkívül hasznosnak bizonyulnak ebben a folyamatban.

Ezer használatú robot

A puha robotok jelenlegi hulláma egy olyan világba, amelyet korábban a fém uralt, semmit sem von le a hagyományosabb robotoktól, amelyeket olyan vállalatok építettek, mint a Boston Dynamics. A hagyományos kemény robotika fejlődése csak az elmúlt néhány évben mindenféle sokoldalú gépet adott számunkra, amelyek mindenre képesek, a gyártósorokon végzett finom összeszereléstől egészen a táncokat előadva, parkour kijelzők vagy akár Olimpiához méltó hátraszaltó. De ezek a hagyományos robotok nem mindenre jók.

Remekül tudják többször egymás után elvégezni ugyanazt a feladatot, ami pontosan akkor kell, ha például a Foxconn gyárában futószalagon segítenek összerakni iPhone-okat. De távolítsa el őket abból a strukturált tartományból, amelyben dolgozni szoktak, és hirtelen megdöbbentő pontosságuk képessé válik rájuk egy pillanat alatt eltűnnek.

Ez mindenféle okból problémás, nem utolsósorban azért, mert a robotok egyre inkább emberek és más élő emberek mellett fognak dolgozni. Ez azt jelentheti, hogy munkatársként közvetlenül emberekkel dolgozunk. Ez egy még szorosabb szintű interakciót is jelenthet, mint például a fent említett robot, amelynek célja, hogy az ember szívét dobogassa egy esetleges szív- és érrendszeri elégtelenség esetén. Ezek a forgatókönyvek vezettek részben a puha robotok növekvő népszerűségéhez.

„A lágy robotika [egy másik] izgalmas alkalmazási területe a keresési és mentési szektor” Giada Gerboni, a Stanford Egyetem posztdoktori ösztöndíjasa, aki tavaly adott a TED beszélgetés „A rugalmas, puha robotokban rejlő hihetetlen potenciál” címmel – mondta a Digital Trends. „[A laborban, ahol dolgozom] van egy nagyon motivált kollégák csapata, akik azt vizsgálják, hogyan puha robot, amely a csúcsból nő - mint egy növény, pontosabban egy szőlő - képes lenne eligazodni az ember által megközelíthetetlen régészeti lelőhelyeken és tele nagyon kényes műtárgyakkal, vagy néhány veszélyeztetett állat kényes földalatti élőhelyeinek felfedezéséhez faj."

Gerboni saját kutatásainak vannak orvosi alkalmazásai. Jelenleg rugalmas robotokon dolgozik, amelyek sebészeti eszközként használhatók a nehezen elérhető testrészek elérésére, ahogy kollégái puha robotjai is segíthetnek elérni távoli helyeket.

„Jelenlegi stanfordi munkám során egy rugalmas tűt használok, amely a máj teljesen más részeit képes elérni egyetlen beillesztési pont, és a hegyével megégethet egy daganatot – [elpusztítva] a daganatsejteket hő hatására – folytatta. A kormányozható tű nem az, amit robotnak gondolnánk, de ez a puha robotok által megnyíló lehetőségek egyike.

Viszlát metal?

A soft robotika legújabb fejlesztése különösen izgalmas. Nemrég a kutatók rájöttek, hogyan lehet megszüntetni a tartós kemény, fém alkatrészek puha robotokban. Ahol a korábbi puha robotok még mindig olyan alkatrészeket igényeltek, mint a fémszelepek, ott a legújabb puha robot csak gumi és levegő felhasználásával működhet – a nyomás alatti levegő helyettesíti az elektronika szükségességét belsőségek. Ennek során a memóriát és a döntéshozatalt közvetlenül a puha anyagaiba integrálja, egyfajta digitális logikán alapuló szoftveres számítógép segítségével.

"Ezek a nagynyomású és alacsony nyomású állapotok analógiák a digitális jelekkel, ahol 1 egyenlő a magas nyomással, és 0 egyenlő az alacsony nyomással." Philipp Rothmund, magyarázta nekünk a projekt egyik kutatója. „A soft robotok vezérlése jellemzően elektronikus vezérlőkkel és kemény szelepekkel történik, ami kemény/lágy hibrid robotokat eredményez. Lágy számítógépünk lehetővé teszi a komplex vezérlés integrálását közvetlenül egy puha robot szerkezetébe.”

Mindez még viszonylag korai stádiumban van, de a soft gyorsan mozgó világát mutatja be robotika: fél évszázaddal lemaradt keményebb társától, de sietve mindent megtesz, hogy elkapja fel. Úgy tűnik, ez is működik. A már említett alkalmazásokon kívül puha robotfogók manapság összeszerelősorokon használják, mivel képesek kölcsönhatásba lépni tárgyakkal anélkül, hogy károsítanák azokat.

Amint azonban Giada Gerboni megjegyzi, tévedés úgy tekinteni, mint a puha robotika, amely ellentétben áll a hagyományos kemény robotokkal.

„Nem mondanám, hogy a puha robotok jobbak, de ez csak a robotok egy osztálya – vagy egy módja a robotizálásnak –, amelyet többé nem kerülhetünk el, hogy fontolóra vegyük” – mondta. „A puha robotok már bebizonyították, hogy nagy lehetőségek rejlenek a navigációs feladatokban, mert képesek rá könnyen artikulálják testüket, és navigációjukat nem veszélyeztetik az ismeretlennel való hirtelen érintkezés tárgyakat. De ha egy másik, a robotok számára nagyon gyakori feladatról, például a manipulációs feladatokról van szó, akkor a nem merev részek nagyon rosszak, mert a robot [nagyon kis erőt tud kifejteni, ami azt jelenti, hogy nem tud felemelni. sok objektum.] Ezenkívül a test nagy rugalmassága, a szabadság foka és a korlátozott szenzorintegráció miatt nem vezérelhetők pontosan, így nem tudnak nagyon precíz manipulációt végrehajtani. feladat."

Kemény és puha egyaránt

Végső soron, mondja, a legjobb módja annak, hogy valóban hasznos robotokat készítsünk az életünkben, ha a keményet és a puhát kombináljuk: ahogy a természetben található anyagokkal is látjuk. – Nézz csak az emberekre – mondta. „Tökéletes robotgépek puha alkatrészekkel, de merev szerkezetekkel és szabványos kötésekkel is. [Különböző kontextusban] tudnak feladatokat végrehajtani, de precízek is lehetnek, és erőt fejtenek ki.”

Egyes kutatók még olyan anyagok felkutatásával is elfoglaltak, amelyek lehetővé teszik a puha robotok számára, hogy igény szerint megmerevedjenek, vagy pedig különböző merev anyagokat kombinálnak a pontosság és a kézügyesség elérése érdekében. A „puha robot” kifejezés alig egy évtizede létezik – de máris rést vág magának. (És megtalálni az utat a popkultúrába is: nézze meg a Baymaxot, a Disney szerethető robotját Nagy hős 6.)

Ahogy haladunk egy olyan világ felé, amelyben a robotok mindennapi életünk részét képezik, a puha robotok minden eddiginél nagyobb jelentőséget kapnak. Egy dolog biztos: itt 2019-ben a „robot” szó már nem a „fémgép” szinonimája.

Szerkesztői ajánlások

• A gyártás jövője: Előretekintés a dolgok gyártásának következő korszakába
• Roving megfigyelő botok érkeznek városainkba. Szerencsére itt vannak, hogy segítsenek
• Ismerje meg a Xenobotokat: Élő, biológiai gépek, amelyek forradalmasíthatják a robotikát
• Intelligens bábuk: Hogyan alakítja át a robottechnika a futballgyakorlatot
• A CES 2021 legjobb robotjai