Prima pagină Stiinta

VIDEO De la salamandre amfibii la câini robotici: roboţii care revin la natură. Savanţii creează ''animale'' mecanice care se descurcă (aproape) la fel de bine ca cele naturale

Alexandru Voiculescu | 11.13.2018 | ● Vizualizări: 557
Captură foto Youtube/BostonDynamics      + zoom
Galerie foto (1)

Dintre numeroasele exemple în care cercetătorii au apelat la natură pentru a aduce inovaţie tehnologică şi ştiinţifică, robotica oferă unele dintre cele mai spectaculoase. David L. Hu, biolog şi inginer (combinaţia perfectă de specializări pentru a realiza un robot „natural”) la Georgia Institute of Technology, expune detaliile şi importanţa acestor inovaţii pentru crearea unor vehicule care pot fi folosite într-unele dintre cele mai dificile şi vitrege condiţii de mediu şi de teren.

Întoarcerea la natură este un fenomen uşor de înţeles.Timp de milioane de ani, pe măsură ce animalele au evoluat pentru a căpăta numeroase forme şi dimensiuni, s-au adaptat pentru a rezolva o varietate de probleme. Odată cu emergenţa noilor tehnologii de a măsura şi analiza mişcările acestora, acum putem vedea animalele cu mai multă claritate şi precizie decât înainte. Noul studiu are un impact asupra roboticii, a ştiinţei materialelor şi asupra altor domenii, potrivit wsj.com.

Diferenţa acestui tip de robot faţă de altele este chiar faptul că se apropie de ceea ce este o vieţuitoare. În cele mai multe cazuri, roboţii sunt controlaţi de o unitate centrală de procesare care trimite comenzi fiecărei articulaţii. Noile modele sunt mult mai flexibile, nu numai din punct de vedere mecanic, ci şi din punct de vedre al capacităţii de adaptare la mediu.

În urmă cu un deceniu, o echipă de la Biorobotics Laboratory de la EPFL din Lausanne, Elveţia, a construit un robot numit Salamandra Robotica. Este capabil să se mişte autonom fără să aibă legătură cu o unitate centrală de procesare pentru că segmentele corpului sunt controlate de generatoare care creează tipare de deplasare. Îmbunătăţit în 2013, acum este amfibiu, făcând tranziţia de la uscat la apă şi invers fără probleme.



Şerpii oferă un model diferit de flexibilitate a coloanei putând să se răsucească, să se îndoaie şi să se comprime. Un astfel de proiect a fost dezvoltat la Carnegie Mellon University, acesta putând să se strecoare în spaţii foarte strâmte pentru alte tipuri de dispozitive. Fiecare dintre segmentele individuale „simt” mediul şi calculează câtă forţă trebuie exercitată şi în ce direcţie. Un astfel de robot-şarpe a fost folosit pentru a asista în operaţiunile de căutare şi salvare în urma cutremurului din 2017 din Mexico City.

O dificultate a roboţilor a fost deplasarea prin nisip, care acoperă o treime din Pământ (inclusiv mai multe zone de conflict a armatei SUA) şi bineînţeles, Marte este aproape în totalitate acoperită cu un nisip extrem de fin. Nisipul este compus din granule mici care împreună pot acţiona atât ca fluid, cât şi ca solid, în funcţie de condiţii. Fizica extrem de subtilă a nisipului poate duce la crearea găurilor sau a „nisipului mişcător” care poate îngropa obiecte mari. În 2010, roverul Spirit de pe Marte al NASA şi-a încheiat activitatea de 6 ani după ce roţile sale au rămas prinse într-o capcană de nisip. Încercând să se elibereze, vehiculul s-a scufundat şi mai mult.

Dar unele animale supravieţuiesc într-un astfel de mediu. Spre exemplu, peştele de nisip este o şopârlă de dimensiunea unei mâini care se poate scufunda şi înota prin nisip, folosindu-se de proprietăţile schimbătoare de fluid/solid ale nisipului. Pentru a imita unele dintre mişcările sale, cercetătorii de la University of Pennsylvania şi Georgia Institue of Technology au creat RHex, un robot cu şase picioare, apoi l-au făcut la dimensiuni mai mici, noul model fiind denumit Sandbot.

În timp ce multe vehicule de teren folosesc roţi mari şi şenile pentru a distribui mai bine greutatea şi a ţine nisipul solid sub ele, RHex îşi controlează viteza şi mişcarea picioarelor pentru ca nisipul de dedesubt să nu devină fluid, precum o persoană care merge pe gheaţă subţire. Robotul este acum fabricat de Boston Dynamics pentru aplicaţii militare. 

Apa reprezintă o problemă şi mai complexă pentru roboţi, iar aici inspiraţia a venit de la altă vieţuitoare: o insectă care se deplasează exclusiv pe suprafaţa apei. Secretul constă în picioarele sale flexibile, care sunt acoperite cu păr subţire care creează mici bule de aer. Cercetătorii au creat un model al dinamicii fluidelor de sub aceşi peri, aflând că mişcările membrelor creează mici gropiţe şi unde/valuri care ajută la propulsie.

În 2003, savanţii de la MIT au putut construi Robostrider. Alimentat cu o bandă elastică, robotul se deplasează şi sare de pe suprafaţa apei cu ajutorul membrelor flexibile care creează vortexuri şi goluri pe măsură ce se mişcă.

În ceea ce priveşte navigaţia prin aer, savanţii s-au inspirat de la albine, vieţuitoare capabile să reziste la 400.000 de ciocniri cu flori în timpul vieţii lor. Albinele se bazează materialul elastic al aripilor, care le permite să le adune precum un evantai. Modelele de drone create la EPFL şi în altă parte folosesc acum albina ca inspiraţie.

Coloana vertebrală şi mersul flexibil al câinilor şi a altor mamifere au influenţat design-ul de roboţi. EPFL a construit o „felină” care cântăreşte circa un kilogram. Boston Dynamics a precizat că „pisica sălbatică” a sa, care aleargă cu circa 32 km/h, este probabil cel mai rapid robot de acest fel. Anul viitor, compania are în plan să introducă pe piaţă SpotMini, ca un câine artificial, cu aproximativ aceleaşi calităţi.

Vă recomandăm să citiţi şi urmptoarele articole:

Un nou robot al MIT poate înţelege vizual obiecte pe care nu le-a văzut până atunci

Personalul uman nu a putut ţine pasul cu un robot care lucra într-un fast-food, aşa că acesta din urmă a fost concediat

Pentru prima dată, un robot a realizat o intervenţie chirurgicală pe un ochi uman

În Marea Britanie a fost inventat robotul care culege conopidă. Nu oboseşte şi nu mănâncă.