Morbido

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Il campo della robotica ha fatto molta strada da quando Sophia di Hanson Robotics è stata attivata nel 2016. Ora disponiamo di robot espressivi e simili all'uomo come Ameca di Engineered Arts e il robot russo Alex. Ma abbiamo anche robot simili ad animali, come il pesce AI MIRO di AIRO che può nuotare nell'acqua, e il cane robotico Sparky di Hengbot che ha arti muscolo-scheletrici.

Ora, un gruppo di ricercatori della DePaul University di Chicago ha sviluppato un sigillo robotico dagli arti morbidi studiando la locomozione dei pinnipedi. I pinnipedi sono un gruppo di mammiferi marini, come leoni marini e foche, che utilizzano le pinne per muoversi.

I robot dagli arti morbidi possono eseguire diversi compiti che i robot tradizionali non possono, come manovrare in spazi ristretti e maneggiare oggetti delicati. Inoltre, sono più adattabili ai cambiamenti ambientali in quanto possono tollerare le cadute, il che rende più sicuro lavorare con gli esseri umani.

Grazie a questi vantaggi, hanno diverse potenziali applicazioni, come la sorveglianza, la ricerca e il salvataggio e l’esplorazione delle profondità marine o planetarie. Tuttavia, la tecnologia attuale presenta molti inconvenienti, come carico utile limitato, destrezza degli arti bassi, traiettorie dell’andatura minime e gradi di libertà limitati.

Dimuthu DK Arachchige et al./arXiv

I ricercatori sono stati motivati ​​da questi inconvenienti a costruire un robot dagli arti morbidi ispirato ai movimenti dei pinnipedi. Il loro robot ha due arti anteriori e un arto posteriore (o posteriore) per i movimenti terrestri, come trichechi, leoni marini o foche.

Ciascuno degli arti del robot è lungo 9,5 pollici (~ 24,1 cm) e largo 1,5 pollici (~ 3,8 cm), azionato da attuatori muscolari pneumatici (PMA). I PMA sono dispositivi morbidi e flessibili che utilizzano aria pressurizzata per generare movimento e si ispirano alla struttura e alla funzione dei muscoli biologici.

Gli arti della guarnizione del robot possono essere riempiti di liquido per renderli rigidi e poi drenati per renderli più flessibili. È così che si muove e cambia direzione. L'intera struttura è ricoperta da un robusto guscio e da una spina dorsale per proteggerla.

I movimenti esatti del morbido robot possono essere visti in questo video condiviso dal primo autore dello studio Dimuthu DK Arachchige.

Come si può vedere, il robot dagli arti morbidi mostra molte andature diverse, tra cui strisciare in avanti e all'indietro, strisciare e girare verso sinistra e destra, girare sul posto (sia in senso orario che antiorario) e girare aggressivo in entrambe le direzioni.

Questa vasta gamma di movimenti gli consente di saltare su terreni irregolari e superare ostacoli, cosa che i robot tradizionali basati su creature a quattro zampe non possono fare. I ricercatori intendono lavorare su andature dinamiche in futuro.

Estratto dello studio:

La locomozione con le gambe è un sottocampo molto promettente ma poco studiato nel campo della robotica morbida. Gli arti flessibili dei robot morbidi offrono numerosi vantaggi, tra cui la capacità di regolare gli impatti, tollerare le cadute e spostarsi in spazi ristretti. Questi robot hanno il potenziale per essere utilizzati per varie applicazioni, come ricerca e salvataggio, ispezione, sorveglianza e altro ancora. Lo stato dell’arte deve ancora affrontare molte sfide, tra cui gradi di libertà limitati, mancanza di diversità nelle traiettorie dell’andatura, destrezza insufficiente degli arti e capacità di carico utile limitate. Per affrontare queste sfide, sviluppiamo un robot modulare dagli arti morbidi in grado di imitare la locomozione dei pinnipedi. Utilizzando un approccio di progettazione modulare, miriamo a creare un robot che abbia migliorato i gradi di libertà, la diversità della traiettoria dell’andatura, la destrezza degli arti e le capacità di carico utile. Deriviamo un modello cinematico completo a base mobile del robot proposto e lo utilizziamo per generare e convalidare sperimentalmente una varietà di andature di locomozione. I risultati mostrano che il robot proposto è in grado di replicare queste andature in modo efficace. Confrontiamo le traiettorie di locomozione con diversi parametri di andatura rispetto ai risultati dei nostri modelli per dimostrare la validità dei modelli di andatura proposti.