Из-за низкого потолка, обтянутого мягкой зеленой сеткой, лабораторию Цзяньго Чжао в Энергетическом кампусе Университета штата Колорадо трудно не заметить. Наблюдайте за тем, как в лаборатории ходят, хватаются, летят, усаживаются, изменяют форму роботы в движении, и причина создания сетки становится слишком ясной.
К счастью для прохожих, большинство машин, которые бегают по лаборатории, умещаются в одной руке и вряд ли вызывают шум. Помимо того, что эти роботы маленькие, у них есть что-то общее: они предназначены для изменения формы в соответствии с окружающей средой. Это объединяющая тема этой живой инженерной лаборатории: адаптивная робототехника.
«Мы могли бы назвать их трансформерами», — говорит студент Брэндон Тайге, ухмыляясь. «Но если бы мы это сделали, мы бы, наверное, выстроили детей в очередь». Что не обязательно будет плохо — инженеры с радостью поделятся тем, над чем они работают, в конце концов, и в прошлом месяце привезли некоторых из своих роботов в Little Shop of Physics Open House. Но повседневная работа над проектированием и тестированием роботов явно менее привлекательна, чем в фильмах, на которые вы могли бы поверить.
Меняется на лету
Целью лаборатории Чжао является создание маленьких, легких роботов, которые могут перенастроить себя в ответ на потребность. «В целом, если у вас есть робот, его механическая структура фиксирована», — говорит Чжао, доцент кафедры машиностроения. «Если мы сможем изменить механическую конструкцию на лету, не изменяя дизайн робота, это будет очень полезно, особенно если робот очень маленький… Я не думаю, что многие люди пытаются это сделать».
Чжао думает о военных применениях, мониторинге окружающей среды или поисково-спасательных операциях. Подумайте о маленьких, беспроводных привязанных роботах, которые могут быть развернуты в зоне бедствия, ловко обходя препятствия и изменяя форму своих суставов, не затрачивая энергию, чтобы противостоять различным местностям.
Федеральная поддержка
Усилия Чжао поддерживаются несколькими федеральными грантами. Среди них 500 000 долларов из Национального научного фонда, которым он делится с Бо Ченгом из штата Пенсильвания, для разработки летающих роботов, которые могут садиться как насекомые. Аспирант Хайцзе Чжан возглавляет эти усилия. В прошлом году Чжао также получил поддержку NSF для робота с изменяющими форму ногами, который может выполнять различные движения — подобно тому, как лягушка использует свои ноги, чтобы плавать, а также прыгать. Эта схема в конечном итоге будет применена к роботу- амфибии с ногами, которые могут плавно трансформироваться, чтобы плавать и ходить.
Посетители лаборатории увидят эти и другие прототипы в действии. Например, аспирант Jiefeng Sun разрабатывает роботизированный захват, который может попеременно смягчать и придавать жесткость его поверхности, чему способствуют только искусственные мышцы, сделанные из бытовых швейных ниток.
В другом углу Тиге демонстрирует своего «ребенка»: четвероногого шагающего зверя, передние две ноги которого он пытается превратить в конечности, способные схватить объект.
Такие незавершенные работы заставляют Чжао вставать и вставать с постели каждое утро, очень похоже на то, когда он впервые увлекся робототехникой в качестве студента в Китае.
«Лучшее в нашей лаборатории — это совместная работа над трудными проблемами», — говорит он. «Когда мы создаем роботов, вы можете видеть результаты, но это требует проб и ошибок. Вы не можете ожидать, что это сработает в самый первый раз».
