Nat. Commun.: Roboter imitiert die Evolution der Kaulquappen und erwirbt neue Fähigkeiten!

Nat. Kommun.: Roboter imitiert die Evolution der Kaulquappe und erwirbt neue Fähigkeiten!

Eine Kaulquappe kann nur im Wasser schwimmen, aber wenn sie sich in einen Frosch verwandelt, kann sie an Land und im Wasser amphibisch sein. Derselbe Roboter kann aufgrund der Einschränkungen seiner Körperform in vielen Sportarten nicht gut sein. Aber Roboter können durch Transformation neue Fähigkeiten erwerben.

Nachteile traditioneller Transformationsroboter

Herkömmliche formverändernde Roboter waren jedoch schon immer auf sperrige externe Geräte wie große Motoren und Übertragungsmechanismen angewiesen, was ihre Flexibilität und Vielseitigkeit einschränkte. Dies unterscheidet sich offensichtlich von Tieren in der Natur, die von Muskeln angetrieben werden und über umfassende Wahrnehmungs- und Kontrollfähigkeiten verfügen.

Kürzlich veröffentlichten Forscher der Yale University und der Colorado State University in der weltberühmten Fachzeitschrift „Nature Communications“ eine innovative Studie, die die Art und Weise, wie sich traditionelle Roboter verformen, völlig veränderte. Den Forschern gelang es, Betätigungs-, Sensor- und Verriegelungsfunktionen direkt in die interne Struktur des Roboters einzubetten, sodass keine umständliche externe Hardware erforderlich war.

Prinzip

Der Kern dieser innovativen Technologie besteht darin, leichte künstliche Muskeln mit Formgedächtnispolymeren (SMP) zu kombinieren. Künstliche Muskeln können sich als Reaktion auf elektrischen Strom zusammenziehen, während SMPs zwischen starrem und weichem Zustand wechseln können, um die Form des Roboters zu fixieren. Das Besondere an diesem Ansatz ist, dass er alle diese Funktionen vollständig in den Körper des Roboters integriert, ohne dass komplexe mechanische Strukturen und Getriebe erforderlich sind.

Wie Menschen kann auch dieser Roboter seine eigenen Formänderungen erkennen und eine präzise Steuerung erreichen.

Apps

Diese eingebettete Verformungstechnologie bietet vielfältige praktische Anwendungsperspektiven und ist völlig revolutionär. Das Forschungsteam hat die Vielseitigkeit der Technologie in einer Vielzahl von Robotersystemen demonstriert. Wir haben beispielsweise einen Greifer demonstriert, der die Größe seines Skeletts an die Größe des Objekts anpasst. Auf diese Weise können die großen Backen kleine Formen klemmen und die kleinen Backen können große Formen klemmen

Der selbsterkennende formverändernde Greifer kann sich an verschiedene Greifaufgaben anpassen und der vierbeinige Roboter kann seine Körperform an die Bodenbedingungen anpassen. Sie können beispielsweise durch eine kleine Lücke kriechen und dann Ihre Körperform ändern, um schneller aufzustehen und zu gehen. Wenn Sie eine kleinere Brücke überqueren müssen, können Sie sich an der Brücke festhalten und darüber klettern

Der Roboter kann bei Bedarf die Form seiner Gliedmaßen ändern, um sich an unterschiedliche Umgebungen und Aufgaben anzupassen. Wenn beispielsweise die Beine eines Roboters von geraden zu gebogenen wechseln, kann er an Land klettern und sich fortbewegen,

Wenn die Füße von gebeugt zu gerade wechseln, können Sie ins Wasser zurückkehren und schwimmen

Umgeschriebener Inhalt als: Unbegrenztes Potenzial

Eines der auffälligsten Ergebnisse dieser Forschung ist die Einrichtung einer Reihe eingebetteter Verformungsmodulbibliotheken, mit denen programmierbare Formänderungen, einschließlich Verdrehung, dreidimensionale Biegung und Oberflächenverformung, erreicht werden können. Diese Bibliothek demonstriert eingebettete Methoden, mit denen Roboter verschiedene Herausforderungen bewältigen können

Die Auswirkungen dieser bahnbrechenden Forschung werden weitreichend sein. Eingebettete morphologische Veränderungen verbessern nicht nur die Fähigkeit des Roboters, mit seiner Umgebung zu interagieren, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten für Anwendungen in den Bereichen Suche und Rettung, Erkundung, Gesundheitswesen und industrielle Automatisierung. Roboter können nahtlos zwischen verschiedenen Formen und Funktionen wechseln, was dem Bereich der Robotik eine beispiellose Vielseitigkeit verleiht

Bitte klicken Sie auf den Link unten, um das Papier anzusehen:

Der Inhalt, der neu geschrieben werden muss, ist: https://www.nature.com/articles/s41467-023-41708-6

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