Շատ գոյություն ունեցող ռոբոտաշինական համակարգեր ոգեշնչում են բնությունից՝ արհեստականորեն վերարտադրելով կենսաբանական գործընթացները, բնական կառուցվածքները կամ կենդանիների վարքագիծը՝ կոնկրետ նպատակներին հասնելու համար: Դա պայմանավորված է նրանով, որ կենդանիները և բույսերը բնածին կերպով օժտված են կարողություններով, որոնք օգնում են նրանց գոյատևել իրենց համապատասխան միջավայրում, և դա կարող է նաև բարելավել ռոբոտների աշխատանքը լաբորատոր պարամետրերից դուրս:
«Փափուկ ռոբոտի ձեռքերը ռոբոտային մանիպուլյատորների նոր սերունդ են, որոնք ոգեշնչված են «անոսկոր» օրգանիզմների կողմից ցուցադրվող առաջադեմ մանիպուլյացիայի հնարավորություններից, ինչպիսիք են ութոտնուկների շոշափուկները, փղերի կոճղերը, բույսերը և այլն», - ասաց Էնրիկո Դոնատոն՝ հետազոտողներից մեկը: Tech Xplore-ին ասել է ուսումնասիրությունը: «Այս սկզբունքները ինժեներական լուծումների վերածելը հանգեցնում է համակարգերի, որոնք կազմված են ճկուն թեթև նյութերից, որոնք կարող են հարթ առաձգական դեֆորմացիայի ենթարկվել՝ ապահովելով համապատասխան և ճարտար շարժում: Այս ցանկալի բնութագրերի շնորհիվ այս համակարգերը համապատասխանում են մակերեսներին և ցուցադրում են ֆիզիկական ամրություն և մարդու համար անվտանգ շահագործում պոտենցիալ ցածր գնով»:
Թեև ռոբոտի փափուկ ձեռքերը կարող են կիրառվել իրական աշխարհի խնդիրների լայն շրջանակի համար, դրանք կարող են հատկապես օգտակար լինել առաջադրանքների ավտոմատացման համար, որոնք ներառում են ցանկալի վայրեր հասնելը, որոնք կարող են անհասանելի լինել կոշտ ռոբոտների համար: Շատ հետազոտական թիմեր վերջերս փորձել են մշակել կարգավորիչներ, որոնք թույլ կտան այս ճկուն զենքերին արդյունավետորեն լուծել այդ խնդիրները:
«Ընդհանուր առմամբ, նման կարգավորիչների աշխատանքը հիմնված է հաշվողական ձևակերպումների վրա, որոնք կարող են վավերական քարտեզ ստեղծել ռոբոտի երկու գործառնական տարածքների միջև, այսինքն՝ առաջադրանքների և ակտուատորի տարածության միջև», - բացատրեց Դոնատոն: «Սակայն, այս կարգավորիչների պատշաճ գործունեությունը հիմնականում հիմնված է տեսողության հետադարձ կապի վրա, որը սահմանափակում է դրանց վավերականությունը լաբորատոր միջավայրերում՝ սահմանափակելով այդ համակարգերի տեղակայումը բնական և դինամիկ միջավայրերում: Այս հոդվածը առաջին փորձն է՝ հաղթահարելու այս անհասցե սահմանափակումը և ընդլայնելու այս համակարգերի հասանելիությունը մինչև չկառուցված միջավայրեր»:
«Հակառակ տարածված թյուր կարծիքի, որ բույսերը չեն շարժվում, բույսերը ակտիվորեն և նպատակաուղղված տեղափոխվում են մի կետից մյուսը՝ օգտագործելով աճի վրա հիմնված շարժման ռազմավարություններ», - ասաց Դոնատոն: «Այս ռազմավարություններն այնքան արդյունավետ են, որ բույսերը կարող են գաղութացնել մոլորակի գրեթե բոլոր բնակավայրերը, ինչը բացակայում է կենդանիների թագավորությունից: Հետաքրքիր է, որ ի տարբերություն կենդանիների, բույսերի շարժման ռազմավարությունները չեն բխում կենտրոնական նյարդային համակարգից, այլ ավելի շուտ, դրանք առաջանում են ապակենտրոնացված հաշվողական մեխանիզմների բարդ ձևերի պատճառով»:
Հետազոտողների վերահսկիչի գործունեության հիմքում ընկած վերահսկողության ռազմավարությունը փորձում է կրկնօրինակել բույսերի շարժումների հիմքում ընկած բարդ ապակենտրոնացված մեխանիզմները: Թիմը հատուկ օգտագործել է վարքագծի վրա հիմնված արհեստական ինտելեկտի գործիքներ, որոնք բաղկացած են ապակենտրոնացված հաշվողական գործակալներից՝ միավորված ներքևից վեր կառուցվածքում:
«Մեր բիոներշնչված կարգավորիչի նորույթը կայանում է նրանում, որ մենք օգտագործում ենք փափուկ ռոբոտի թևի հիմնարար մեխանիկական գործառույթները՝ ընդհանուր հասնող վարքագիծ ստեղծելու համար», - ասաց Դոնատոն: «Մասնավորապես, փափուկ ռոբոտի թեւը բաղկացած է փափուկ մոդուլների ավելորդ դասավորությունից, որոնցից յուրաքանչյուրն ակտիվանում է ճառագայթային դասավորված շարժիչների եռյակի միջոցով: Հայտնի է, որ նման կոնֆիգուրացիայի համար համակարգը կարող է առաջացնել ճկման վեց սկզբունքային ուղղություններ»։
Թիմի վերահսկիչի գործունեությունը հիմնված հաշվողական գործակալներն օգտագործում են ամպլիտուդը և ժամանակացույցը ակտիվացնողի կոնֆիգուրացիան՝ վերարտադրելու բույսերի երկու տարբեր տեսակի շարժումներ, որոնք հայտնի են որպես շրջապտույտ և ֆոտոտրոպիզմ: Շրջապատումները տատանումներ են, որոնք սովորաբար նկատվում են բույսերում, մինչդեռ ֆոտոտրոպիզմը ուղղորդված շարժումներ են, որոնք բույսի ճյուղերը կամ տերևներն ավելի մոտեցնում են լույսին:
Դոնատոյի և նրա գործընկերների կողմից ստեղծված կարգավորիչը կարող է անցնել այս երկու վարքագծի միջև՝ հասնելով երկու փուլով տարածվող ռոբոտային ձեռքերի հաջորդական հսկողության: Այս փուլերից առաջինը հետախուզման փուլ է, որտեղ զենքերն ուսումնասիրում են իրենց շրջապատը, մինչդեռ երկրորդը հասնում է փուլ, որտեղ նրանք շարժվում են հասնելու ցանկալի վայր կամ առարկա:
«Հավանաբար, այս կոնկրետ աշխատանքից ամենակարևորն այն է, որ սա առաջին անգամն է, որ ավելորդ փափուկ ռոբոտների ձեռքերը հնարավորություն են ստացել հասնելու հնարավորությունների լաբորատոր միջավայրից դուրս՝ շատ պարզ կառավարման շրջանակով», - ասաց Դոնատոն: «Բացի այդ, կարգավորիչը կիրառելի է ցանկացած փափուկի համարռոբոտarm-ը տրամադրել է ակտիվացման նմանատիպ պայմանավորվածություն: Սա քայլ է դեպի ներկառուցված զգայարանների և բաշխված կառավարման ռազմավարությունների կիրառումը շարունակական և փափուկ ռոբոտներում»:
Մինչ այժմ հետազոտողները փորձարկել են իրենց կարգավորիչը մի շարք թեստերի միջոցով՝ օգտագործելով մոդուլային մալուխային, թեթև և փափուկ ռոբոտային թեւ՝ 9 աստիճան ազատությամբ (9-DoF): Նրանց արդյունքները շատ խոստումնալից էին, քանի որ վերահսկիչը թույլ տվեց թեւին ուսումնասիրել իր շրջապատը և հասնել նպատակակետին ավելի արդյունավետ, քան նախկինում առաջարկված այլ կառավարման ռազմավարությունները:
Ապագայում նոր կարգավորիչը կարող է կիրառվել այլ փափուկ ռոբոտային զենքերի վրա և փորձարկվել ինչպես լաբորատոր, այնպես էլ իրական միջավայրում՝ հետագա գնահատելու դրա կարողությունը դինամիկ միջավայրի փոփոխություններին դիմակայելու համար: Միևնույն ժամանակ, Դոնատոն և նրա գործընկերները նախատեսում են հետագայում զարգացնել իրենց վերահսկման ռազմավարությունը, որպեսզի այն կարողանա ձեռքի լրացուցիչ ռոբոտային շարժումներ և վարքագիծ առաջացնել:
«Ներկայումս մենք ձգտում ենք ընդլայնել վերահսկիչի հնարավորությունները՝ հնարավորություն տալու ավելի բարդ վարքագծեր, ինչպիսիք են թիրախի հետևելը, ամբողջ ձեռքով զուգավորումը և այլն, որպեսզի նման համակարգերը կարողանան երկար ժամանակ աշխատել բնական միջավայրում», - ավելացրեց Դոնատոն:
Հրապարակման ժամանակը՝ հունիս-06-2023