Yeni bir esnek robot türü: asma gibi büyür ve afet yardımı için kullanılabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, Stanford Üniversitesi'ndeki makine mühendisleri, üzümler, mantarlar ve sinir hücreleri gibi doğal organizmalardan esinlenerek, büyüme yoluyla uzun mesafelere ulaşabilen yeni bir esnek robot türü icat ettiler. Bu tür bir robot, arama, kurtarma ve tıbbi ekipman gibi alanlarda kullanılabilir.
Anahtar kelime
Robotlar, tıbbi, arama ve kurtarma
arka fon
Deprem gibi felaketlerden sonra, kurtarıcıların yıkılan binalar arasında mahsur kalan kişileri aramaları gerekir. Bu görev çok zor ve karmaşıktır. Genel anlamda, arama kurtarma yürütmenin yöntemi, genellikle harabeleri elle veya mekanik olarak kazmak ve arama kurtarma köpeklerinin kokusu aracılığıyla yaşam belirtilerini aramaktır.
Bununla birlikte, robotik teknolojisinin ortaya çıkmasından bu yana insanlar, tehlikeli ve zorlu arama ve kurtarma görevlerini tamamlamak için robotları kullanmayı düşünmeye başladı. Yazar daha önce birçok makalede afet arama ve kurtarma için çeşitli robot çözümlerini tanıttı.
Yenilikçilik
Son zamanlarda bilim adamları yeni bir şema icat ettiler: Kapalı küçük bir silindir kullandılar, sadece cihazı harabelerin girişine yerleştirmeleri gerekiyor ve kurtarmaya başlamak için düğmeyi çevirmeniz yeterli. Silindirin bir ucu, hızlı tırmanan bir tırmanma bitkisine benzeyen, taş ve toprak yığınına uzanan asma benzeri bir nesne oluşturacaktır. Bu asma benzeri nesnenin bir ucunda, arama kurtarma personelinin genellikle ulaşılamayan kalıntıların altındaki yerleri görmesine olanak sağlayan bir kamera bulunmaktadır.
(Resim kaynağı: L.A. Cicero / Stanford News Service)
Yukarıdaki giriş, bu yeni robot türünün yalnızca bir uygulamasıdır. Yakın zamanda, Stanford Üniversitesi'ndeki makine mühendisleri bu yeni tip robotu icat ettiler ve 19 Temmuz'da Scientific Robots dergisinde bir makale yayınladılar. Bu robot, asmalar, mantarlar ve sinir hücreleri gibi doğal yaratıklardan esinlenmiştir ve uzun mesafelere ulaşmak için büyüyebilir. Araştırmacılar, bu büyütülebilir esnek robot için konsept kanıtı yaptı ve üzerinde bazı zorlu testler gerçekleştirdi.
(Resim kaynağı: L.A. Cicero / Stanford News Service)
Bu makalenin kıdemli yazarı ve makine mühendisliği profesörü Allison Okamura şunları açıkladı:
"Temel olarak konuşursak, bu yeni yöntemin temel ilkelerini anlamaya ve ilkelerden hareketlilik veya motor becerisi elde etmeye çalışıyoruz. Bu yol, hayvanların veya insanların hareket etme şeklinden çok farklı."
Araştırma ekibi, bu tür bir robotun neler yapabileceğini incelemek için çeşitli engelleri aşıp hedefe doğru ilerleyebilen ve sonunda bağımsız bir yapıya dönüşebilen bazı robot prototipleri oluşturdu.
teknoloji
-
prensip
Bu robotun arkasındaki tasarım konsepti oldukça basit ve anlaşılır. İçten dışa doğru dönen bir çorap gibi kendi içinde katlanabilen boru şeklinde esnek bir malzemedir. Borunun önündeki malzeme dışa doğru döndüğünde, sanki borunun önü dışa doğru dönüyormuş gibi tek yönde büyür. Bu prototiplerde kullanılan malzemeler ucuz ince plastiklerdir. Bilim adamları, sabit uca sıkıştırılmış hava enjekte ettiğinde, robotun gövdesi dışa doğru döndü. Robotun diğer prototip versiyonlarında basınçlı hava yerine sıvı kullanılabilir.
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
Bu robotun yardımcı yapısı şunları içerir: gövdeyi şişirebilen ve robotu sola veya sağa kontrol edebilen bir kontrol sistemi; robotun uç kamerası tarafından toplanan görüntülere göre yön kararları verebilen bir yazılım sistemi.
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
Bu robotu çok kullanışlı kılan tasarım, gövdenin değil ucun hareket etmesidir. Makalenin baş yazarı ve Santa Barbara Kaliforniya Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Elliot Hawkes şunları açıkladı:
"Robotun gövdesi, malzeme bir uçtan uzadıkça uzarken vücudun geri kalanı hareket etmeyebilir. Gövde çevredeki ortama yapışabilir veya moloz arasına sıkışabilir, ancak bu robotun hareket etmesini engellemez, çünkü yeni olduğu sürece Malzeme, ucu hareket etmeye devam edebilir. "
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
-
Ölçek
Robotu bir yerden başka bir yere taşımanın faydalarını incelemek için araştırmacılar birkaç test yaptı. Örneğin, kapana kısılmış hayatta kalanların verdiği karbondioksiti algılayan bir sensörü serbest bırakmak için sinek kağıdı, yapıştırıcı, çivi gibi engellerin arasından büyümesine izin verin ve bir buz duvarına tırmanın. Bu robot bir çivi ile delinebilmesine rağmen, delinen alan hareket etmeye devam edemez ve bu nedenle çivi üzerinde kendi kendine yapışan kalır, yine de görevi başarıyla tamamlamıştır.
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
Diğer gösterilerde, bu robot 100 kilogramlık bir kutuyu kaldırabilir, çapının yalnızca% 10'u olan bir kapı boşluğunun altında büyüyebilir ve kendisini bağımsız bir yapıya getirip ardından radyo sinyalleri gönderebilir. Bu tür bir robot, tavandaki boşluktan da geçebilir, yani bir robot olarak bilinmeyen engellerden geçebilir ve duvarlarda, yolların altında ve borularda hareket edebilir. Ayrıca, düşmüş bir tavanda büyüdüğünde, gövdesinden bir kablo çekilebilir ve böylece küçük bir alanda kablolama için yeni bir çözüm sunar.
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
(Resim kaynağı: Stanford Üniversitesi)
değer
Araştırmacılar, bu robotun özellikle arama, kurtarma ve tıbbi ekipman alanında geniş bir kullanım alanına sahip olduğunu söyledi. Okamura Laboratuvarı'nda yüksek lisans öğrencisi ve makalenin ortak yazarlarından biri olan Laura Blumenschein şunları söyledi:
"Robotların zorlu ortamlardan geçtiği uygulamalardan endişe duyuyoruz. Bu ortamlar öngörülemez ve bilinmeyen boşluklara sahiptir. Bu robotu bu ortamlara koyarsanız, eylemleri engellerden etkilenmeyecektir. Keşfederken hasar görmesi veya takılması konusunda endişelenmenize gerek yok. "
Bu esnek robotun temel avantajı, sert katı robotlardan daha güvenli olmasıdır. Çünkü sadece yumuşak değil, aynı zamanda hafiftirler. Bu tasarım, özellikle robot kişiye çok yakın olduğunda kullanışlıdır. Bu robot söz konusu olduğunda bir başka avantajı da esnek olması ve karmaşık bir yol izleyebilmesidir. Ancak bu aynı zamanda bazı zorlukları da beraberinde getiriyor.
Okamura laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi ve makalenin ortak yazarlarından biri olan Joey Greer, bu robotu kontrol etmenin hareketinin hassas bir şekilde modellenmesini gerektirdiğini ve bunun esnek robotlar için zor olduğunu söyledi. Buna karşılık, katı robotların modellenmesi ve kontrolü çok daha kolaydır, ancak esneklik ve güvenlik gerektiren durumlar için sert robotlar kullanışlı olamaz. Greer şunları söyledi:
"Ayrıca, robotu hedefe yönlendirmek için bir kamera kullanmak zor bir sorundur çünkü kameranın görüntüyü görüntünün çekildiği hızda işlemesi gerekir. Esnek robotu kontrol etmek için hızlı çalışan ve doğru sonuçlar üreten bir algoritma tasarlamak gerekir. Çok fazla iş."
gelecek
Bilim adamları bu robot prototipini manuel olarak inşa ediyor ve pnömatik hava basıncı ile sürüyor. Gelecekte araştırmacılar, otomatik olarak üretilebilen bir robot versiyonu oluşturmak istiyor. Gelecek sürümler, küçük alanlarda mahsur kalan insanlar için su sağlayacak veya kapalı odalarda yangınları söndürecek sıvı büyümesini de kullanacak. Araştırmacılar ayrıca süper yırtılmaya dayanıklı naylon ve Kevlar gibi daha sert malzemeler geliştirecekler.
Araştırmacılar ayrıca robotun performansını gözlemlemek için ölçek büyütmeyi veya küçültmeyi umuyorlar. 1,8 mm'lik bir versiyon oluşturdular ve bu küçük, büyüyebilir robotun tıbbi prosedürleri ilerletebileceğine inanıyorlar. Bu esnek robot, ince yapıyı çekmeden tüpün insan vücudundan geçtiği yerde büyüyebilir.
Referans
[1]
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
