Uită de metal. Când vine vorba de roboți, viitorul este moale și moale

Undeva într-un laborator, ceva se zvârcolește. Este un robot eel, înotând în tăcere printr-un rezervor enorm de apă sărată întunecată; mișcările sale ritmice, ca o panglică, ecou cu cele ale omologul său natural. Sau este un robot inspirat de caracatiță, arătând ca genul de lucru H.P. Lovecraft ar fi putut visa dacă s-ar fi născut 100 de ani mai târziu și ar fi devenit robotic în loc de scriitor de groază?

Poate că nu este niciunul dintre acestea. Poate că este o mânecă moale din cauciuc, înfăşurat în jurul unei inimi umane, și dându-i apăsări regulate liniștitoare pentru a-i permite să continue să bată în fața insuficienței cardiace. Sau a prindere cu hidrogel care poate să întindă mâna și să apuce un pește care înoată, asigurându-l fără să-l rănească. Sau. Sau. Sau.

Realitatea este că nu lipsesc exemplele din domeniul în plină dezvoltare al roboticii soft. Unul dintre domeniile cele mai interesante și cu cea mai rapidă dezvoltare în cercetarea în robotică, acești roboți nu seamănă cu mașinile metalice dure pe care ni le-a promis science-fiction. Sunt fabricate din materiale cauciucate. De asemenea, sunt mult mai ieftine de construit, cântăresc considerabil mai puțin și oferă mult mai multă flexibilitate și durabilitate (poate contraintuitiv, având în vedere materialele lor moi). În acest proces, ei schimbă ceea ce credem noi ca robot - și se dovedesc extrem de utili în acest proces.

Robotul cu o mie de utilizări

Creșterea actuală a roboților moi într-o lume dominată anterior de metal nu ia nimic de la roboții mai tradiționali construiți de companii precum Boston Dynamics. Progresele în robotica tare tradițională ne-au oferit, numai în ultimii ani, tot felul de mașini versatile capabile să facă totul, de la lucrări de asamblare fine pe liniile de producție la interpretând dansuri, display-uri de parkour sau chiar Backflips demne de olimpiade. Dar acești roboți tradiționali nu sunt buni pentru orice.

Sunt grozavi în a îndeplini aceeași sarcină de mai multe ori la rând, ceea ce este exact ceea ce este necesar dacă, de exemplu, ajută la asamblarea iPhone-urilor pe o bandă transportoare într-o fabrică Foxconn. Dar eliminați-le din domeniul structurat în care sunt obișnuiți să lucreze și dintr-o dată precizia lor uimitoare poate dispar într-o clipă.

Acest lucru este problematic din tot felul de motive, nu în ultimul rând pentru faptul că, din ce în ce mai mult, roboții vor lucra alături de oameni și alți oameni vii. Acest lucru ar putea însemna să lucrezi direct cu oamenii ca colegi. Ar putea însemna, de asemenea, un nivel și mai strâns de interacțiune, cum ar fi robotul menționat mai sus, destinat să mențină inima unei persoane să bată în fața unei posibile insuficiențe cardiovasculare. Aceste scenarii au dus, în parte, la popularitatea tot mai mare a roboților soft.

„[Un alt] domeniu de aplicații interesant pentru robotica soft este în sectorul de căutare și salvare”, Giada Gerboni, un bursier postdoctoral la Universitatea Stanford, care anul trecut a dat o Ted vorbeste intitulat „Potențialul incredibil al roboților flexibili și moi”, a spus Digital Trends. „[În laboratorul în care lucrez], există o echipă foarte motivată de colegi care explorează modul în care un robot moale care crește de la vârf — ca o plantă, sau mai precis o viță de vie — ar putea naviga pe site-uri arheologice inaccesibile de oameni și plin de artefacte foarte delicate, sau pentru a explora habitatele subterane delicate ale unor animale pe cale de dispariție specie.”

Cercetarea proprie a lui Gerboni are aplicații medicale. În prezent, lucrează la roboți flexibili care ar putea fi folosiți ca instrumente chirurgicale pentru a accesa părțile greu accesibile ale corpului, la fel cum roboții moi ai colegilor ei ar putea ajuta la accesarea site-urilor de la distanță.

„Lucrarea mea actuală din Stanford folosește un ac flexibil care poate ajunge în părți complet diferite ale ficatului un singur punct de inserție și poate arde o tumoare – [distrugerea] celulelor tumorale prin căldură – cu vârful ei”, a continuat ea. Un ac orientabil nu este ceea ce am putea crede ca fiind un robot, dar este una dintre posibilitățile deschise de roboții moi.

La revedere metal?

Cea mai recentă dezvoltare în robotica soft este deosebit de interesantă. Recent, cercetătorii au descoperit cum să elimine ultimele componente metalice dure la roboții moi. Acolo unde roboții moi anteriori încă mai necesitau componente precum supape metalice, acest ultim robot moale poate funcționa folosind doar cauciuc și aer — cu aer presurizat înlocuind nevoia de electronice măruntaiele. Procedând astfel, integrează memoria și luarea deciziilor direct în materialele sale moi, folosind un fel de computer soft bazat pe logica digitală.

„Aceste stări de presiune înaltă și presiune scăzută sunt analoge cu un semnal digital, cu 1 egal cu presiunea ridicată și 0 egal cu presiunea scăzută.” Philipp Rothemund, ne-a explicat unul dintre cercetătorii proiectului. „De obicei, controlul roboților moi se face cu controlere electronice și folosind valve dure, rezultând roboți hibridi tari/moi. Computerul nostru soft permite integrarea unui control complex direct în structura unui robot soft.”

Toate acestea sunt încă într-un stadiu relativ incipient, dar demonstrează lumea în mișcare rapidă a softului robotică: rămâne cu o jumătate de secol în urma omologul său mai greu, dar face tot posibilul să prindă în grabă sus. Se pare că funcționează, de asemenea. Pe lângă aplicațiile deja menționate, prindere robot moi sunt acum utilizate pe liniile de asamblare, datorită capacității lor de a interacționa cu obiectele fără potențialul de a le deteriora.

Așa cum notează Giada Gerboni, totuși, este o greșeală să consideri robotica soft ca fiind în conflict cu roboții duri tradiționali.

„Nu aș spune că roboții moi sunt mai buni, dar este doar o clasă de roboți – sau o modalitate de a face robotică – pe care nu o mai putem evita”, a spus ea. „Roboții moi au demonstrat deja că au un potențial mare în sarcinile de navigație, deoarece pot își articulează corpul cu ușurință, iar navigarea lor nu este compromisă de contactele bruște cu necunoscute obiecte. Dar când vine vorba de o altă sarcină foarte comună pentru roboți, cum ar fi sarcinile de manipulare, atunci a avea piese nerigide este foarte rău, deoarece robotul poate [exercita foarte puțină forță, ceea ce înseamnă că nu poate ridica. multe obiecte.] De asemenea, având în vedere flexibilitatea ridicată a corpului, gradele de libertate și integrarea limitată a senzorilor, aceștia nu pot fi controlați cu precizie, așa că nu pot efectua o manipulare foarte precisă. sarcină."

Atât tari, cât și moi

În cele din urmă, spune ea, cel mai bun mod de a face cu adevărat roboți care vor fi utili în viața noastră va fi să combinam atât tari, cât și moi: așa cum vedem cu materialele găsite în natură. „Uită-te doar la oameni”, a spus ea. „Sunt mașini robotizate perfecte cu componente moi, dar și structuri rigide și îmbinări standard. [Ei] pot îndeplini sarcini în diferite contexte, dar pot fi, de asemenea, precisi și exercita forțe.”

Unii cercetători sunt chiar ocupați să exploreze materiale care permit roboților moi să se rigidizeze la cerere, sau altfel combină diferite materiale de rigiditate pentru a obține atât precizie, cât și dexteritate. Termenul „robot moale” abia există de un deceniu – dar deja își face o nișă. (Și găsindu-și drumul în cultura pop, de asemenea: vezi Baymax, robotul adorabil de la Disney Marele erou 6.)

Pe măsură ce ne îndreptăm către o lume în care roboții fac parte din viața noastră de zi cu zi, roboții moi vor căpăta mai multă importanță ca niciodată. Un lucru este sigur: aici, în 2019, cuvântul „robot” nu mai este sinonim cu „mașină metalică”.

Recomandările editorilor

• Viitorul producției: o privire în perspectivă către următoarea eră a fabricării lucrurilor
• Roboții de supraveghere vin în orașele noastre. Din fericire, sunt aici pentru a ajuta
• Faceți cunoștință cu Xenoboții: mașini vii, biologice, care ar putea revoluționa robotica
• Manechine inteligente: cum tehnologia de abordare robotică transformă practica fotbalului
• Cei mai buni roboți la CES 2021