Pamiršk metalą. Kalbant apie robotus, ateitis yra minkšta ir švelni

Kažkur laboratorijoje kažkas svirduliuoja. tai ungurių robotas, tyliai plaukiate per didžiulę užtemdytą sūraus vandens rezervuarą; jo ritmiški, į juosteles panašūs judesiai atkartoja natūralaus atitikmens judesius. Arba tai yra aštuonkojų įkvėptas robotas, atrodo kaip H.P. Lovecraftas galėjo svajoti, jei būtų gimęs po 100 metų ir tapęs robotu, o ne siaubo rašytoju?

Galbūt tai nėra nei vienas iš jų. Galbūt tai minkšta guminė rankovė, apvyniotas aplink žmogaus širdį, ir reguliariai jį raminančiai spausdami, kad ir toliau plaktų širdies nepakankamumo atveju. Arba a hidrogelio griebtuvas kuri gali ištiesti ranką ir sugriebti plaukiančią žuvį, pritvirtindama ją nepažeisdama. Arba. Arba. Arba.

Realybė tokia, kad pavyzdžių iš klestinčios minkštosios robotikos srities netrūksta. Viena įdomiausių ir sparčiausiai besivystančių robotikos tyrimų sričių – šie robotai neprimena kietų metalinių mašinų, kurias mums žadėjo mokslinė fantastika. Jie pagaminti iš guminių medžiagų. Jie taip pat yra daug pigesni, sveria daug mažiau ir yra daug lankstesni ir (galbūt priešingai, atsižvelgiant į jų minkštas medžiagas) ilgaamžiškumą. Proceso metu jie keičia tai, ką mes laikome robotu, ir įrodo, kad šiame procese yra nepaprastai naudingi.

Tūkstančio naudojimo robotas

Dabartinis minkštųjų robotų antplūdis į pasaulį, kuriame anksčiau dominavo metalas, nieko neatima iš tradicinių robotų, kuriuos kuria tokios kompanijos kaip Boston Dynamics. Tradicinės kietosios robotikos pažanga vien per pastaruosius kelerius metus suteikė mums įvairiausių universalių mašinų, galinčių atlikti viską nuo smulkaus surinkimo darbų gamybos linijose iki atlieka šokius, parkūro ekranai ar net Olimpinių žaidynių verti atšokimai. Tačiau šie tradiciniai robotai nėra tinkami viskam.

Jie puikiai atlieka tą pačią užduotį daug kartų iš eilės, o būtent to ir reikia, jei, pavyzdžiui, jie padeda surinkti iPhone ant konvejerio Foxconn gamykloje. Tačiau pašalinkite juos iš struktūrinio domeno, kuriame jie yra įpratę dirbti, ir staiga jų stulbinantis tikslumas gali padėti išnyksta akimirksniu.

Tai kelia problemų dėl įvairių priežasčių, ypač dėl to, kad robotai vis dažniau dirbs kartu su žmonėmis ir kitais gyvais žmonėmis. Tai gali reikšti tiesioginį darbą su žmonėmis kaip kolegomis. Tai taip pat gali reikšti dar glaudesnį sąveikos lygį, pavyzdžiui, anksčiau minėtas robotas, skirtas palaikyti žmogaus širdies plakimą esant galimam širdies ir kraujagyslių sistemos nepakankamumui. Būtent šie scenarijai iš dalies lėmė didėjantį minkštųjų robotų populiarumą.

„[Viena] įdomi minkštosios robotikos taikymo sritis yra paieškos ir gelbėjimo sektorius“, Giada Gerboni, Stanfordo universiteto doktorantas, praėjusiais metais davęs a TED pokalbis pavadinimu „Neįtikėtinas lanksčių, minkštų robotų potencialas“, – pasakojo „Digital Trends“. „[Laboratorijoje, kurioje dirbu], yra labai motyvuota kolegų komanda, kuri tiria, kaip minkštas robotas, augantis iš galo – kaip augalas, tiksliau – vynmedis – galėtų naršyti žmonėms nepasiekiamas archeologines vietas ir pilnas labai subtilių artefaktų arba tyrinėti subtilias požemines kai kurių nykstančių gyvūnų buveines rūšis“.

Paties Gerbonio tyrimai yra pritaikyti medicinoje. Šiuo metu ji dirba su lanksčiais robotais, kurie galėtų būti naudojami kaip chirurginiai instrumentai pasiekti sunkiai pasiekiamas kūno vietas, kaip ir jos kolegų minkštieji robotai galėtų padėti pasiekti atokias vietas.

„Mano dabartinis darbas Stanforde naudoja lanksčią adatą, kuri gali pasiekti visiškai skirtingas kepenų dalis vieną įterpimo tašką ir gali sudeginti naviką – [naikindamas] naviko ląsteles karščiu – galiuku“, – tęsė ji. Valdoma adata nėra tai, ką galėtume įsivaizduoti kaip robotą, tačiau tai viena iš minkštų robotų atvertų galimybių.

Atsisveikink su metalu?

Naujausia minkštosios robotikos plėtra yra ypač įdomi. Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kaip pašalinti trunka kietus, metalinius komponentus minkštuose robotuose. Kai ankstesniuose minkštuose robotuose vis dar reikėjo tokių komponentų kaip metaliniai vožtuvai, tai naujausiam minkštam robotui gali veikti naudojant tik gumą ir orą – suslėgtas oras pakeičia elektroninės įrangos poreikį vidinės pusės. Tai darydamas, jis integruoja atmintį ir sprendimų priėmimą tiesiai į savo minkštąsias medžiagas, naudodamas skaitmeninės logikos pagrįstą minkštąjį kompiuterį.

„Šios aukšto ir žemo slėgio būsenos yra analogiškos skaitmeniniam signalui, kai 1 yra lygus aukštam slėgiui, o 0 – žemam slėgiui. Filipas Rothmundas, mums paaiškino vienas iš projekto tyrėjų. „Paprastai minkštųjų robotų valdymas atliekamas naudojant elektroninius valdiklius ir naudojant kietus vožtuvus, todėl gaunami kieti/minkšti hibridiniai robotai. Mūsų minkštas kompiuteris leidžia integruoti sudėtingą valdymą tiesiai į minkštojo roboto struktūrą.

Visa tai dar gana ankstyvoje stadijoje, tačiau tai demonstruoja greitai besikeičiantį softų pasaulį robotika: atsilieka pusšimčiu metų nuo sunkesnio atitikmens, bet skubotai daro viską, kad sugautų aukštyn. Atrodo, kad irgi veikia. Be jau minėtų programų, minkšti robotų griebtuvai dabar yra naudojami surinkimo linijose, nes jie gali sąveikauti su objektais nepažeidžiant jų.

Tačiau, kaip pažymi Giada Gerboni, klaidinga manyti, kad minkštoji robotika prieštarauja tradiciniams kietiesiems robotams.

„Nesakyčiau, kad minkštieji robotai yra geresni, bet tai tik robotų klasė arba būdas atlikti robotiką, apie kurį nebegalime vengti“, – sakė ji. „Minkštieji robotai jau įrodė, kad turi didelį potencialą atliekant navigacijos užduotis, nes gali lengvai artikuliuoja savo kūną, o jų navigacijai netrukdo staigūs kontaktai su nepažįstamais žmonėmis objektų. Tačiau kalbant apie kitą labai dažną robotų užduotį, pvz., manipuliavimo užduotis, turėti nestandžių dalių yra labai blogai, nes robotas gali [veikti labai mažai jėgos, o tai reiškia, kad negali pakelti daug objektų.] Be to, atsižvelgiant į didelį kūno lankstumą, laisvės laipsnius ir ribotą jutiklių integravimą, jų negalima tiksliai valdyti, todėl jie negali atlikti labai tikslios manipuliacijos. užduotis“.

Ir kietas, ir minkštas

Galiausiai, pasak jos, geriausias būdas iš tikrųjų sukurti robotus, kurie bus naudingi mūsų gyvenime, bus derinti kietus ir minkštus: kaip matome su gamtoje esančiomis medžiagomis. „Tik pažiūrėkite į žmones“, - sakė ji. „Tai tobulos robotizuotos mašinos su minkštais komponentais, bet taip pat ir standžiomis konstrukcijomis bei standartinėmis jungtimis. [Jie] gali atlikti užduotis įvairiuose kontekstuose, bet taip pat gali būti tikslūs ir panaudoti jėgas.

Kai kurie tyrėjai net užsiėmę tyrinėja medžiagas, kurios leidžia minkštiems robotams sustingti pagal poreikį, arba derina skirtingas standumo medžiagas, kad būtų tikslumas ir miklumas. Sąvoka „minkštas robotas“ vartojamas vos dešimtmetį, tačiau jis jau skiria sau nišą. (Ir taip pat rasti kelią į popkultūrą: pažiūrėkite Baymax, mielą robotą iš Disney's Didysis herojus 6.)

Judant link pasaulio, kuriame robotai yra mūsų kasdienio gyvenimo dalis, minkštieji robotai įgis svarbesnę nei bet kada anksčiau. Vienas dalykas aiškus: 2019 m. žodis „robotas“ nebėra „metalo mašinos“ sinonimas.

Redaktorių rekomendacijos

• Gamybos ateitis: žvilgsnis į kitą dalykų kūrimo erą
• Į mūsų miestus atkeliauja besisukantys stebėjimo robotai. Laimei, jie čia, kad padėtų
• Susipažinkite su ksenobotais: gyvomis, biologinėmis mašinomis, kurios gali pakeisti robotiką
• Išmanieji manekenai: kaip robotų kovos technologijos keičia futbolo praktiką
• Geriausi robotai CES 2021