Robot texnikasında böyük bir irəliləyişlə, "yumşaq" insana bənzər əzələləri olan robot ilk dəfə uğurla dizayn edildi. Bu cür yumşaq robotlar gələcəkdə insan dostu robotlar dizayn etmək üçün bir nemət ola bilər.
Robotlar sənaye tətbiqlərində, məsələn, avtomatlaşdırmanın bir hissəsi kimi, xüsusən də istehsalda müntəzəm olaraq istifadə olunan proqramlaşdırıla bilən maşınlardır, çünki onlar çoxlu güc və güc tələb edən təkrarlanan tapşırıqlarda yaxşı olmaq üçün hazırlanmışdır. Robotlar onlarda olan sensorlar və aktuatorlar vasitəsilə fiziki dünya ilə qarşılıqlı əlaqə qurur və onlar təkrar proqramlaşdırıla bilirlər ki, onları adi tək funksiyalı maşınlardan daha faydalı və çevik edir. Bu robotların işi yerinə yetirmək üçün nəzərdə tutulma tərzindən aydın olur ki, onların hərəkətləri olduqca sərt, bəzən sarsıdıcı, maşına bənzəyir və ağır, təsir edicidir və müəyyən bir iş müxtəlif vaxtlarda dəyişən miqdarda güc tələb etdikdə faydalı deyildir. xal. Robotlar da bəzən təhlükəlidir və ətraflarına həssas olmadığı üçün təhlükəsiz qapaqlara ehtiyac ola bilər. Robototexnika sahəsi sənayenin və tibbi texnologiyanın müxtəlif sahələrində robot maşınları dizayn etmək, qurmaq, proqramlaşdırmaq və səmərəli istifadə etmək üçün müxtəlif fənləri araşdırır.
Christoph Keplinger tərəfindən aparılan son əkiz tədqiqatlarda tədqiqatçılar bizim insan əzələlərimizə çox oxşar olan yeni əzələ sinfinə malik robotları uyğunlaşdırdılar və onlar da bizim kimi güc və həssaslığa malikdirlər. Əsas ideya daha çox təmin etməkdir "təbii” maşına doğru hərəkətlər, yəni robotlar. Bu gün bütün robotların 99.9 faizi poladdan və ya metaldan hazırlanmış sərt maşınlardır, halbuki bioloji bədən yumşaqdır, lakin inanılmaz imkanlara malikdir. "Yumşaq" və ya "daha real" əzələləri olan bu robotlar adi və incə işləri (insan əzələlərinin gündəlik olaraq yerinə yetirdiyi) yerinə yetirmək üçün uyğun şəkildə hazırlana bilər, məsələn, sadəcə yumşaq meyvə yığmaq və ya yumurtanı səbətə yerləşdirmək. Ənənəvi robotlarla müqayisədə, robotlar 'süni əzələlər' özlərinin 'daha yumşaq' versiyaları kimi və daha təhlükəsiz olacaqlar və daha sonra onlar insanların yaxınlığında demək olar ki, hər hansı bir işi yerinə yetirmək üçün fərdiləşdirilə bilər və insan həyatı ilə əlaqəli bir neçə mümkün tətbiq təklif edə bilər. Yumşaq robotları "birgə" robotlar adlandırmaq olar, çünki onlar müəyyən bir işi insan kimi çox oxşar şəkildə yerinə yetirmək üçün unikal şəkildə dizayn ediləcəklər.
Tədqiqatçılar yumşaq əzələli robotlar yaratmağa çalışırlar. Belə bir robot yumşaq tələb edəcək əzələ insan əzələlərini təqlid etmək texnologiyası və iki belə texnologiya tədqiqatçılar tərəfindən sınaqdan keçirilmişdir - pnevmatik aktuatorlar və dielektrik elastomer ötürücülər. "Aktuator" robotu hərəkət etdirən və ya robot müəyyən bir hərəkət göstərən faktiki cihaz kimi müəyyən edilir. Pnevmatik ötürücülərdə xüsusi bir hərəkət yaratmaq üçün yumşaq kisə qazlar və ya mayelərlə vurulur. Bu sadə dizayndır, lakin nasosların praktiki olmamasına və onların həcmli rezervuarlarına malik olmasına baxmayaraq, yenə də güclüdür. İkinci texnologiya - dielektrik elastomer aktuatorları, onu deformasiya etmək və beləliklə, bir hərəkət yaratmaq üçün izolyasiya edən çevik plastik üzərində elektrik sahəsi tətbiq etmək konsepsiyasından istifadə edir. Bu iki texnologiya öz-özlüyündə hələ uğur qazana bilməyib, çünki elektrik cərəyanı plastikdən keçəndə bu qurğular uğursuz şəkildə sıradan çıxır və buna görə də mexaniki zədələrə davamlı deyil.
Daha çox "insan oxşar əzələləri olan robotlar
Əkiz araşdırmalarında bildirildi Elm1 və Elm Robotlar2, tədqiqatçılar mövcud iki yumşaq əzələ texnologiyasının müsbət tərəflərini götürdülər və kiçik kisələrin içərisində mayelərin hərəkətini dəyişdirmək üçün elektrikdən istifadə edən sadə yumşaq əzələ kimi aktuator yaratdılar. Bu çevik polimer kisələrdə izolyasiya mayesi var, məsələn, supermarketdən alınan adi yağ (bitki yağı və ya kanola yağı) və ya hər hansı oxşar maye istifadə edilə bilər. Kisənin iki tərəfi arasına yerləşdirilən hidrojel elektrodları arasında gərginlik tətbiq edildikdən sonra tərəflər bir-birinə çəkilir, yağ spazmı baş verir, içindəki maye sıxılır və onun kisənin içərisində axmasına səbəb olur. Bu gərginlik süni əzələ daralması yaradır və elektrik kəsildikdən sonra yağ yenidən rahatlaşır. süni əzələlərin rahatlaması. Ötürücü bu şəkildə formasını dəyişir və ötürücüyə qoşulan obyekt hərəkət göstərir. Buna görə də, bu 'süni əzələ', həqiqi insan skelet əzələləri ilə eyni şəkildə və eyni dəqiqlik və qüvvə ilə millisaniyələrdə dərhal büzülür və sərbəst buraxılır (fleks). Bu hərəkətlər hətta insan əzələ reaksiyalarının sürətini də döyə bilər, çünki insan əzələləri beyinlə eyni vaxtda əlaqə saxlayır və bu, hiss olunmasa da, gecikməyə səbəb olur. Buna görə də, bu dizayn vasitəsilə çox yönlülük və yüksək performans nümayiş etdirən birbaşa elektrik idarəetməsi olan bir maye sistemi əldə edildi.
İlk araşdırmada1 in Elm, aktuatorlar pişi şəklində dizayn edilmişdi və onlar robot tutucu vasitəsilə moruq götürmək və saxlamaq qabiliyyətinə və çevikliyinə malik idilər (və meyvəni partlatmadan!). İzolyasiyaedici mayedən keçərkən elektrik cərəyanının vurduğu mümkün zədə (əvvəllər dizayn edilmiş ötürmə mexanizmləri ilə bağlı əsas problem) də cari dizaynda nəzərə alınmışdır və hər hansı elektrik zədəsi öz-özünə sağalmış və ya yenisi ilə dərhal təmir edilmişdir. sadə yenidən bölüşdürülmə prosesi vasitəsilə mayenin “zədələnmiş” hissəyə axması. Bu, bir çox əvvəlki dizaynlarda istifadə edilən və dərhal zədələnən möhkəm izolyasiya qatının yerinə daha möhkəm olan maye materialın istifadəsi ilə əlaqələndirildi. Bu prosesdə süni əzələ bir milyondan çox daralma dövründən sağ çıxdı. Pişi formalı olan bu xüsusi aktuator asanlıqla moruq yığa bilirdi. Eynilə, bu elastik kisələrin formasını uyğunlaşdıraraq, tədqiqatçılar unikal hərəkətləri olan geniş çeşidli aktuatorlar yaratdılar, məsələn, hətta kövrək yumurtanı dəqiqliklə və dəqiq tələb olunan qüvvə ilə götürdülər. Bu çevik əzələlər "Hidravlik gücləndirilmiş özünü sağaldan elektrostatik" ötürücülər və ya HASEL aktuatorları kimi adlandırılmışdır. İkinci araşdırmada2 nəşr olunan Elm robotu,eyni komanda daha sonra xətti şəkildə büzüşən, insan bisepsinə çox bənzəyən, beləliklə, öz çəkilərindən daha ağır olan cisimləri dəfələrlə qaldırmaq qabiliyyətinə malik olan daha iki yumşaq əzələ dizaynı yaratdı.
A Ümumi rəy belədir ki, robotlar maşın olduğundan, şübhəsiz ki, insanlardan üstün olmalıdırlar, lakin əzələlərimizin bizə bəxş etdiyi heyrətamiz qabiliyyətlərə gəldikdə, sadəcə olaraq robotların müqayisədə solğun olduğunu söyləmək olar. İnsan əzələsi son dərəcə güclüdür və beynimiz əzələlərimiz üzərində qeyri-adi miqdarda nəzarətə malikdir. İnsan əzələlərinin mürəkkəb tapşırıqları dəqiqliklə, məsələn, yazı ilə yerinə yetirə bilməsinin səbəbi budur. Ağır bir işi yerinə yetirərkən əzələlərimiz dəfələrlə büzülür və rahatlaşır və əslində əzələlərimizin yalnız yüzdə 65 qabiliyyətini istifadə etdiyimiz deyilir və bu həddi əsasən düşüncəmizlə müəyyən edilir. Əgər insana bənzər yumşaq əzələlərə malik robotu təsəvvür etsək, güc və imkanlar çox böyük olardı. Bu tədqiqatlar bir gün real bioloji əzələlərin böyük imkanlarına nail ola biləcək bir aktuator hazırlamaq üçün ilk addım kimi qiymətləndirilir.
Effektiv "yumşaq" robototexnika
Müəlliflər deyirlər ki, kartof çipləri polimer kisələri, yağ və hətta elektrodlar kimi materiallar ucuzdur və asanlıqla əldə edilə bilər, qiyməti cəmi 0.9 ABŞ dolları (və ya 10 sent) təşkil edir. Bu, hazırkı sənaye istehsalat bölmələri və tədqiqatçılar üçün öz təcrübələrini artırmaq üçün həvəsləndiricidir. Aşağı qiymətli materiallar miqyaslana bilir və mövcud sənaye təcrübələrinə uyğundur və bu cür cihazlar protez cihazlar və ya insan yoldaşı kimi bir sıra tətbiqlər üçün istifadə edilə bilər. Bu, xüsusilə maraqlı cəhətdir, çünki robototexnika termini həmişə yüksək xərclərə bərabər tutulur. Belə süni əzələ ilə əlaqəli çatışmazlıq onun işləməsi üçün tələb olunan yüksək miqdarda elektrik enerjisidir və robot öz gücünün çox hissəsini ehtiyatda saxlasa, yanma şansları da var. Yumşaq robotlar ənənəvi robot həmkarlarından daha zərifdirlər, məsələn, deşmək, güc itirmək və yağ tökmək imkanları kimi dizaynlarını daha çətinləşdirir. Bu yumşaq robotlar, bir çox yumşaq robotlar kimi, şübhəsiz ki, bir növ özünü sağaldan aspektə ehtiyac duyurlar.
Effektiv və möhkəm yumşaq robotlar insan həyatında çox faydalı ola bilər, çünki onlar insanları tamamlayır və onlarla insanları əvəz edən robotlar deyil, “işbirliyi” robotları kimi işləyə bilirlər. Həmçinin, ənənəvi protez qollar daha yumşaq, xoş və həssas ola bilər. Bu tədqiqatlar ümidvericidir və yüksək güc tələbi həll olunarsa, robotların dizaynı və hərəkət tərzi baxımından gələcəyini dəyişdirmək potensialına malikdir.
***
Mənbə (lər)
1. Acome et al. 2018. Əzələ performansına malik hidravlik gücləndirilmiş özünü sağaldan elektrostatik ötürücülər. Elm. 359(6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris və başqaları. 2018. Peano-HASEL aktuatorları: Aktivləşdirmə zamanı xətti müqavilə bağlayan əzələ-mimetik, elektrohidravlik çeviricilər. Elm robotu. 3 (14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
***
