Мягкие роботы, вдохновленные животными, могут помочь решать реальные проблемы эффективными и инновационными способами. Робототехники работают над постоянным расширением и улучшением возможностей этих роботов, поскольку это может открыть новые возможности для автоматизации задач в различных условиях.

Исследователи из Университета Нагои и Токийского технологического института недавно представили мягкого робота, вдохновленного дюймовыми червями, который может переносить груз весом более 100 г со скоростью примерно 9 мм в секунду. Этот робот, представленный в журнале «Биомиметический интеллект и робототехника» , может использоваться для транспортировки объектов и размещения их в определенных местах.

«Предыдущие исследования в этой области предоставили фундаментальную информацию, но также выявили ограничения, такие как низкая скорость транспортировки и низкая грузоподъемность роботов, вдохновленных дюймовыми червями», — рассказал Яньхун Пэн в интервью Tech Xplore. «Например, существующие модели продемонстрировали возможности транспортировки объектов со скоростью, значительно меньшей, чем 8,54 мм/с, достигнутые в этом исследовании, с ограниченной способностью выдерживать грузы весом более 40 граммов».

Представленные до сих пор конструкции роботов, вдохновленные дюймовым червем, используют различные исполнительные механизмы, в том числе приводы из диэлектрического эластомера, сплавы с памятью формы и мягкие пневматические приводы. Хотя эти механизмы могут эффективно воспроизводить движения дюймовых червей, они часто ограничивают скорость и грузоподъемность роботов.

«Эта статья возникла на стыке мягкой робототехники и биомимикрии, особенно вдохновленной механизмами движения дюймовых червей», — сказал Пэн. «Предыдущие исследования в области мягкой робототехники изучали различные методы приведения в действие (пневматические, фототропные и электрогидродинамические) и материалы (ткани, смолы, полимерные гели) для имитации адаптивности и многофункциональности биологических организмов. Эти усилия были направлены на преодоление ограничений традиционных жесткие роботы, такие как отсутствие гибкости и неспособность выполнять деликатные задачи».

В рамках своего недавнего исследования Пэн и его коллеги приступили к разработке новой роботизированной системы на основе дюймового червя с расширенными транспортными возможностями. Для этого они исследовали, как различные параметры, такие как количество активированных секций тела, размер и материалы переносимых объектов, давление воздуха и скорость выполнения команд, влияют на производительность их робота.

«Робот, вдохновленный дюймовым червем, имитирует уникальное движение дюймового червя в форме буквы «Ω», поочередно сжимая и расширяя свое тело, используя искусственные мышцы МакКиббена для движения», — объяснил Пэн. «Эта конструкция позволяет эффективно перемещать объекты по различным поверхностям, достигая высоких скоростей и грузоподъемности, сохраняя при этом адаптируемость и простоту, характерные для мягкой робототехники».

Исследователи создали прототип своего робота и протестировали его в серии контролируемых экспериментов в лабораторных условиях. Их результаты были весьма многообещающими, поскольку было обнаружено, что робот превосходит других ранее представленных роботов, вдохновленных дюймовыми червями, как по скорости, так и по грузоподъемности.

«Наш робот, вдохновленный дюймовым червем, может транспортировать объекты с максимальной скоростью 8,54 мм/с и обрабатывать грузы весом более 100 граммов, значительно превосходя предыдущие модели по скорости и грузоподъемности», — сказал Пэн. «Это достижение не только демонстрирует потенциал биомиметических конструкций в робототехнике для повышения эффективности и адаптируемости в транспортных задачах, но также открывает новые возможности для практического применения в транспортировке деликатных объектов и автоматизированной логистике».

Новый робот, созданный этой командой исследователей, вскоре может быть представлен и оценен в реальных условиях, чтобы подтвердить его способность перемещать объекты с высокой скоростью. Тем временем Пэн и его коллеги попытаются улучшить свою систему, используя методы глубокого обучения и другие современные вычислительные модели.

«В будущем мы планируем интегрировать методы глубокого обучения и большие языковые модели, чтобы улучшить контроль и адаптируемость роботов, вдохновленных дюймовыми червями», — добавил Пэн. «Используя алгоритмы глубокого обучения, эти роботы смогут научиться автономно корректировать свои стратегии движения в зависимости от условий окружающей среды и характеристик объектов, улучшая свою производительность в сложных сценариях реального мира.

«Кроме того, большие языковые модели могут облегчить общение с роботами на естественном языке, обеспечивая интуитивно понятное и удобное взаимодействие для более широкого спектра приложений».