Նոր արհեստական ​​մկաններ՝ ավելի թեթև, անվտանգ և ամուր ռոբոտներ

Ցյուրիխի ETH-ի հետազոտողները վերջերս մշակել են արհեստական ​​մկաններ ռոբոտների շարժման համար, սակայն դրանց լուծումն առաջարկում է մի քանի առավելություն նախկինում տեսած տեխնոլոգիաների համեմատ:
Արժանի հետագա ուսումնասիրության, այն կարող է օգտագործվել բոլոր այն դեպքերում, երբ ռոբոտները պետք է լինեն փափուկ, այլ ոչ թե կոշտ կամ պետք է ավելի զգայուն լինեն շրջակա միջավայրի հետ շփվելու համար:
Շատ ռոբոտիստներ երազում են ռոբոտներ կառուցել, որոնք ոչ միայն մետաղի կամ այլ կոշտ նյութերի և շարժիչների համակցություն են, այլ նաև ավելի փափուկ և հարմարվող:
«Փափուկ» ավտոմատները կարող են բոլորովին այլ կերպ փոխազդել շրջակա միջավայրի հետ. օրինակ, նրանք կարող են մեղմել ցնցումները, ինչպես դա անում են մարդու վերջույթները կամ նրբորեն բռնել առարկան:
Սա նաև առավելություններ կառաջարկի էներգիայի սպառման հարցում. այսօր ռոբոտների տեղաշարժը սովորաբար շատ էներգիա է պահանջում դիրքը երկար ժամանակ պահպանելու համար, մինչդեռ փափուկ համակարգերը կարող են ավելի լավ պահել այն:
Այսպիսով, ի՞նչը կարող է ավելի ակնհայտ լինել, քան մարդկային մկանները որպես մոդել վերցնել և փորձել վերստեղծել այն:

Ցտեսություն, NCCR Robotics. Տասներկու լրիվ տարի Շվեյցարիայի ծառայության մեջ
Անօդաչու թռչող սարք կա, որը «մագլցում» է ծառերի վրա՝ դրանք պաշտպանելու համար

Յուրաքանչյուր բնական մկան նույնպես կծկվում է՝ ի պատասխան բավարար էլեկտրական իմպուլսի

Արհեստական ​​մկանների աշխատանքը պարտադիր կերպով հիմնված է կենսաբանության վրա։
Ինչպես իրենց բնական նմանակները, արհեստական ​​մկանները կծկվում են՝ ի պատասխան էլեկտրական իմպուլսի:
Սակայն արհեստական ​​մկանները բաղկացած են ոչ թե բջիջներից ու մանրաթելերից, այլ հեղուկով (սովորաբար յուղով) լցված պարկից, որի պատյանը մասամբ ծածկված է էլեկտրոդներով։
Երբ այս էլեկտրոդները ստանում են էլեկտրական լարում, նրանք միանում են և հեղուկը մղում մնացած պարկի մեջ, որը ճկվում է և, հետևաբար, կարողանում է բարձրացնել քաշը:
Մեկ պարկը նման է մկանային մանրաթելերի կարճ փաթեթին:
Այս պայուսակներից մի քանիսը կարող են միանալ իրար՝ ձևավորելով շարժիչի ամբողջական տարր, որը նաև կոչվում է շարժիչ կամ ավելի պարզ՝ արհեստական ​​մկան։

Մրցանակ ProteusDrone-ին՝ մուտանտի ձևերով փափուկ ռոբոտին
Ռոբոտ շուն. շվեյցարական գյուտը ոգեշնչված կենդանիների կենսաբանությամբ

Սկզբնապես էլեկտրաստատիկ շարժիչները պահանջում էին 6.000-ից 10.000 վոլտ լարում

Արհեստական ​​մկանների ստեղծման գաղափարը նոր չէ, բայց մինչ այժմ դրանց իրականացման համար եղել է մի լուրջ խոչընդոտ՝ էլեկտրաստատիկ ակտուատորներն աշխատում էին միայն չափազանց բարձր լարման դեպքում՝ մոտ 6.000-ից մինչև 10.000 վոլտ:
Այս պահանջը մի քանի հետևանքներ ունեցավ՝ օրինակ, մկանները պետք է միացվեին մեծ, ծանր լարման ուժեղացուցիչներին, նրանք չէին աշխատում ջրի մեջ և լիովին անվտանգ չէին մարդկանց համար։
Այժմ մշակվել է նոր լուծում Ռոբերտ ԿացշմանՑյուրիխի ETH ռոբոտաշինության պրոֆեսոր Ստեֆան-Դանիել Գրավերտի, Էլիա Վարինիի և այլ գործընկերների հետ միասին։
Նրանք հոդված են հրապարակել արհեստական ​​մկանների իրենց տարբերակի մասին, որն իրականում մի քանի առավելություններ է տալիս՝ «Science Advances» տեղեկատվական կայքի հոդվածում:
Ստեֆան-Դանիել Գրավերտը, ով աշխատում է որպես գիտական ​​օգնական Ռոբերտ Կացշմանի լաբորատորիայում, նախագծել է պայուսակի նոր պատյան։

Նոր անգլո-շվեյցարական հրշեջ անօդաչու թռչող սարք՝ հրշեջներին օգնելու համար
Այսպիսով, Շվեյցարիայում ռոբոտները «սովորում են» արշավի գաղտնիքները

Ապագայի լուծումը. Այսօր այն գալիս է բարձր թափանցելիությամբ ֆերոէլեկտրական նյութից

Հետազոտողները նոր արհեստական ​​մկաններն անվանում են HALVE ակտուատորներ, որտեղ HALVE նշանակում է «Հիդրավլիկ ուժեղացված ցածր լարման էլեկտրաստատիկ»:
«Մյուս ակտուատորներում էլեկտրոդները գտնվում են կեղևի արտաքին մասում: Մեր մոտ կեղևը կազմված է մի քանի շերտերից։ Մենք վերցրեցինք բարձր թափանցելիությամբ ֆերոէլեկտրական նյութ, այսինքն՝ ունակ պահելու համեմատաբար մեծ քանակությամբ էլեկտրական էներգիա, և այն միացրինք էլեկտրոդների շերտի հետ։ Այնուհետև մենք ամեն ինչ պատեցինք պոլիմերային պատյանով, որն օժտված է գերազանց մեխանիկական հատկություններով և պայուսակն ավելի կայուն է դարձնում»։նա բացատրում է.
Այս կերպ հետազոտողները կարողացան նվազեցնել պահանջվող լարումը, քանի որ ֆերոէլեկտրական նյութի շատ ավելի բարձր թույլատրելիությունը թույլ է տալիս մեծ ուժեր ձեռք բերել՝ չնայած ցածր լարմանը:
Ստեֆան-Դանիել Գրավերտը և Էլիա Վարինին ոչ միայն միասին մշակեցին HALVE ակտուատորների կեղևը, այլ նաև իրենք լաբորատորիայում կառուցեցին շարժիչները երկու հատուկ ռոբոտներում օգտագործելու համար:

Թել Ավիվում Enel լաբորատորիա է AI-ի և ռոբոտաշինության օգտագործման էներգետիկայում
Ահա թե ինչպես է Atlas ռոբոտը արդեն կարող է աշխատել և շփվել մեզ հետ

Տեխնիկական «աքցանը» և «ձուկը» ցույց են տալիս, թե ինչ կարող է անել Շվեյցարիայում նախագծված մկանը

Ռոբոտի նման օրինակներից է բռնիչը, որն ունի 11 սանտիմետր բարձրություն և ունի երկու մատ:
Յուրաքանչյուր մատը շարժվում է HALVE մղիչի երեք շարքով միացված գրպաններով:
Փոքր մարտկոցի սնուցման աղբյուրը ռոբոտին 900 վոլտ է մատակարարում:
Մարտկոցը և սնուցման աղբյուրը միասին կշռում են ընդամենը 15 գրամ:
Ամբողջ տրամաչափը, ներառյալ հզորության և կառավարման էլեկտրոնիկան, կշռում է 45:
Բռնիչը կարող է բռնել հարթ պլաստիկ առարկան բավականաչափ ուժով, որպեսզի կարողանա պահել իր քաշը, երբ առարկան օդ բարձրացվի պարանով:
«Այս օրինակը հիանալի կերպով ցույց է տալիս, թե որքան փոքր, թեթև և արդյունավետ են HALVE մղիչները: Դա նաև նշանակում է, որ մենք հսկայական քայլ ենք կատարել դեպի մեր նպատակը՝ ստեղծելու մկանների վրա հիմնված ինտեգրված համակարգեր»:,- գոհունակությամբ ասում է Կացշմանը։
Երկրորդ առարկան ձկան նման լողորդ է՝ գրեթե 30 սանտիմետր երկարությամբ, որն ունակ է հեշտությամբ շարժվել ջրում։
Այն բաղկացած է «գլուխից», որը պարունակում է էլեկտրոնիկան և ճկուն «մարմին», որին կցված են «Հիդրավլիկ ուժեղացված ցածր լարման էլեկտրաստատիկ» մղիչները։
Այս ակտուատորները հերթափոխով շարժվում են այնպիսի ռիթմով, որն առաջացնում է տիպիկ լողի շարժում:
Ինքնավար ձուկը կարող է լճացման վիճակից վայրկյանում երեք սանտիմետր արագությամբ անցնել 14 վայրկյանում, և այս ամենը ընկղմվելով սովորական ծորակ ջրի մեջ:

Ռոբոտ շուն. շվեյցարական գյուտը ոգեշնչված կենդանիների կենսաբանությամբ
Շվեյցարիայում Դաշնային պոլիտեխնիկան թափանցիկ և հուսալի AI-ի համար

Նոր ակտուատորները շատ ավելի ամուր են, քան այլ արհեստական ​​մկանները, ինչպես նաև անջրանցիկ

Այս երկրորդ օրինակը կարևոր է, քանի որ այն ցույց է տալիս HALVE ակտուատորների ևս մեկ նոր առանձնահատկություն:
Քանի որ էլեկտրոդներն այլևս պաշտպանված չեն պատյանից դուրս, արհեստական ​​մկաններն այժմ անջրանցիկ են և կարող են օգտագործվել նույնիսկ հաղորդիչ հեղուկների մեջ ընկղմված վիճակում:
«Ձուկը ցույց է տալիս այս շարժիչների ընդհանուր առավելությունը. էլեկտրոդները պաշտպանված են արտաքին միջավայրից և հակառակը, շրջակա միջավայրը պաշտպանված է էլեկտրոդներով: Այսպիսով, դուք կարող եք օգտագործել այս էլեկտրաստատիկ ակտուատորները ջրի մեջ կամ դիպչել նրանց, օրինակ»:, ավելացնում է Ցյուրիխի Դաշնային տեխնոլոգիական ինստիտուտի պրոֆեսորը։
Ծրարների շերտավոր կառուցվածքը ևս մեկ առավելություն ունի. նոր ակտուատորները շատ ավելի ամուր են, քան այլ արհեստական ​​մկանները:
Իդեալում, ծրարները պետք է կարողանան մեծ քանակությամբ շարժումներ կատարել և դա անել արագ:
Այնուամենայնիվ, նույնիսկ ամենափոքր արտադրական սխալը, ինչպիսին է էլեկտրոդների միջև փոշու մի մասնիկը, կարող է հանգեցնել էլեկտրական խափանումների, մի տեսակ «մինի կայծակի հարվածի»:

Նոյեմբերի 4-ին Լոզանում նշվում է «Շվեյցարական ռոբոտաշինության օրը»
DroneHub-ի հետ աննախադեպ… «թռչնանոց» անօդաչու թռչող սարքերի հետազոտության համար

«Մինի կայծակի» խնդիրները լուծված են, ընկերությունները պատրաստ են լայնածավալ արտադրության

«Երբ դա տեղի ունեցավ նախորդ մոդելներում, էլեկտրոդը այրվեց՝ պատի վրա անցք ստեղծելով: Սա թույլ տվեց հեղուկին դուրս գալ և մղիչն անօգտագործելի դարձրեց»:, բացատրում է Ստեֆան-Դանիել Գրավերտը։
Այս խնդիրը լուծվել է HALVE ակտուատորներում, քանի որ մեկ անցք էապես փակվում է ինքն իրեն՝ շնորհիվ պաշտպանիչ արտաքին պլաստիկ շերտի:
Արդյունքում, գործը մնում է լիովին ֆունկցիոնալ նույնիսկ էլեկտրական խափանումից հետո:
Երկու հետազոտողներն ակնհայտորեն ուրախ են, որ որոշիչ բեկում են կատարել արհեստական ​​մկանների զարգացման գործում, բայց նրանք նաև իրատեսական են:
Ինչպես ասում է Ռոբերտ Կացշմանը. «Այժմ մենք պետք է պատրաստենք այս տեխնոլոգիան լայնածավալ արտադրության համար, և մենք չենք կարող դա անել այստեղ՝ ETH լաբորատորիայում: Չափազանց շատ բացահայտումներ չանելով՝ կարող եմ ասել, որ մենք արդեն հետաքրքրություն ենք գրանցում այն ​​ընկերություններից, որոնք կցանկանան աշխատել մեզ հետ»։
Օրինակ՝ արհեստական ​​մկանները մի օր կարող են օգտագործվել նոր ռոբոտների, պրոթեզավորման կամ կրելի սարքերի մեջ:
Այլ կերպ ասած, մարդու մարմնում և դրա վրա օգտագործման տեխնոլոգիաներում…

Սիլիկոնից պատրաստված ազնվամորու՝ ռոբոտներին քաղել հրահանգելու համար
Ճիշտ հարգանքի տուրք Լուգանոյից երիտասարդ Smilebots ռոբոտաշինության թիմին