Naukowy przełom w dziedzinie robotów. Z mackami!

​Livorno, Włochy. Robotycy od lat marzą o stworzeniu elastycznej maszyny, która mogłaby badać ciasne przestrzenie, naprawiać skomplikowany sprzęt, a potencjalnie nawet dostosowywać się do ludzkiego ciała. Obecnie jeden z pierwszych robotów tego typu jest już prawie gotowy...


Reklama

Ma muskularne ramiona, silny uścisk i umiejętność pracy pod wodą bez konieczności wypływania na powierzchnię dla zaczerpnięcia powietrza. Tak, to ośmiornica.

Idealne podwodne roboty

Ponieważ ośmiornice potrafią pływać, pełzać, chwytać przedmioty i nimi manipulować, są "idealnymi podwodnymi robotami", jak je określił Francesco Giorgio-Serchi, naukowiec z Centrum Badań nad Technologiami Morskimi i Robotyką Wodną w Livorno, który pracuje nad tym projektem.

W małym nadmorskim laboratorium on i inni naukowcy majstrują przy prototypie wieloramiennego robota, którego nazwali PosejDron (w oryg. PoseiDrone), od boga morza Posejdona.

Widać kawałki na wpół zwęglonych ramion porozrzucanych wokół, między stołami ustawiony dmuchany, dziecięcy basenik. To w tym niepozornym zbiorniku ich robot wykonał pierwsze ruchy.  Szło mu dobrze, więc badacze wypożyczyli małą łódkę i wypuścili go na Morze Liguryjskie, pozostawiając całe okablowanie, którym go kontrolowali. Maszyna poradziła sobie z falami i zręcznie pełzała po kamienistym dnie.

Miękkość w świecie robotów

Technologie robotyczne bazują głównie na twardych materiałach - to logiczne podejście, ponieważ dzięki temu roboty mogą być bardzo precyzyjnie kontrolowane i potrzebują stosunkowo niskiej mocy obliczeniowej. Miękka robotyka to coś zupełnie innego, obiecującego "mechaniczną różnorodność, jaką można znaleźć w naturalnych organizmach", jak powiedział Carmel Majidi, inżynier mechaniki w Instytucie Robotyki Uniwersytetu Carnegie Mellon, który pracuje nad stworzeniem wrażliwej, sztucznej skóry i silnych, sztucznych mięśni.

Wyobraźcie sobie jeden z tych automatycznych, jeżdżących odkurzaczy, który mógłby dosłownie wcisnąć się w najmniejsze kąty, gdzie chowają się ostatnie kulki kurzu. Albo bardziej okazale, jak mówi Majidi, pojazdy do eksploracji, konstrukcyjne drony, czy "roboty, które można na siebie założyć lub nawet sobie wszczepić".

Pierwsze wysiłki w tym kierunku zostały podjęte już w latach 40. ubiegłego wieku, kiedy to naukowcy zbudowali pierwsze pneumatyczne "sztuczne mięśnie" do wykorzystania w tradycyjnych robotach. Rozwój technologii szedł do przodu, dzięki czemu stworzono niewielkie projekty: biegające, miękkie gąsienice i pneumatyczne czworonogi.

Ale dopiero nadejście ery drukowania 3D znacznie przyspieszyło wyścig.

Drukarki, które wywołały przełom

Majidi przyznał, że ta technologia całkowicie zmieniła zasady gry, umożliwiając praktycznie każdemu zespołowi naukowców - lub garażowemu majsterkowiczowi - tworzenie nowych form to budowania elastycznych prototypów, co jeszcze kilka lat temu było drogim i powolnym procesem.

Grupa z Harvardu użyła form z drukarki 3D do stworzenia prototypu miękkiego, czworonożnego, robota przypominającego ośmiornicę, który może być kontrolowany za pomocą rurek wypełnionych płynem lub powietrzem. Tutaj we Włoszech Giorgio-Serchi i jego współpracownicy od niedawna mają drukarkę 3D, która pozwala im na szybkie projektowanie, eksperymentowanie i korygowanie swoich projektów.

Starają się zreprodukować kluczowe cechy ośmiornicy: Osiem ramion, aby umożliwić niemal nieograniczony zakres ruchu; umiejętność wciśnięcia się w każdą szczelinę większą niż chitynowy otwór gębowy; niespotykany układ nerwowy, w którym ramiona są częściowo autonomiczne, a mózg właściwy jest uważany za organ robiący niewiele więcej ponad wydawanie ogólnych komend ("Macki, chodźmy złapać tego kraba!").

Aby przyspieszyć postępy, niektóre części PosejDrona, takie jak elektronika, są na razie wykonane z twardych materiałów. "Ciało" będzie zrobione z silikonu, materiału, którego gęstość - tak jak ciała ośmiornicy - jest zbliżona do wody.

Po co nam robotyczna ośmiornica?

Potencjalne misje tego drona to na przykład sprawdzanie i naprawianie podwodnych turbin, generatorów energii z fal morskich, platform wiertniczych i, być może, sieci do połowów. W odróżnieniu od podwodnego robota o twardym ciele, który musiałby pozostać w bezpiecznej odległości od tego typu urządzeń, PosejDron powinien móc przyczepić się do nich bez uszkadzania siebie czy ich delikatnych części, jak podejrzewa Giorgio-Serchi. Wysyłanie robotów pod wodę, aby wykonywały niebezpieczne zadania, może zwiększyć bezpieczeństwo ludzi pracujących pod wodą.

Dron potrafi już pełzać, pływać, a nawet nosić małe narzędzia. Ale nie jest jeszcze gotowy, by naprawić turbinę.

Robotyczny potwór Frankensteina

I mimo że naukowcy ubiegają się o opatentowanie go, jest jeszcze surowym okazem, robotycznym potworem Frankensteina, łączącym ery twardych i miękkich robotów - obecnie zbudowanym z około 80 proc. miękkich materiałów.

- To jeszcze w głównej mierze produkt w toku - powiedział Majidi. A Mark R. Cutkosky, profesor Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Stanforda, dodał:  - Jak zbudować rozciągliwe przewodniki?  To nadal pytanie otwarte.

- Problem wydaje się prozaiczny, jednak jest to jedno z największych wyzwań. Tak było 20 lat temu i nadal jest - wyjaśnia. Ruchy PosejDrona nadal są zależne od zewnętrznej kontroli konwencjonalnych elementów sterujących i aktuatorów.

Ale robotyczna ośmiornica jest bardziej złożona niż standardowy robot pokryty gumą, jak przekonuje Giorgio-Serchi. Dzięki temu, że składa się w większości z elastycznych materiałów, może robić rzeczy, które dla innych robotów są niemożliwe - tak jak my, ludzie o ograniczonej ruchomości stawów nie możemy robić rzeczy, które są proste dla ośmiornicy, mimo że mamy miękkie ciało i mięśnie.

- Bez miękkiej części, byłby tylko kupką silniczków i kabli - powiedział Giorgio-Serchi.

Im większe, tym lepsze

Tak jak i inne głowonogi, PosejDron, którego ciało ma długość ludzkiej dłoni, może mieć praktycznie każdy rozmiar - od ułamków cala do kilkunastu metrów. Większa wersja jest już na warsztacie. Nie uspokoi to osób, które obawiają się buntu robotów - ale im są większe, "tym łatwiej sprawić, by były silniejsze i szybsze", jak przekonuje Giorgio-Serchi.

Praktycznie każda możliwa do wyobrażenia forma wymaga jedynie kliknięcia, dlaczego więc naukowcy skupili się na modelach zwierząt? Cutkosky, który zbudował wspinającego się robota o chwytakach inspirowanych łapami gekona, powiedział, że nieuchronnie szukamy inspiracji w świecie rzeczywistym.

Ale uwaga. Porównując robota-ośmiornicę do jego żywego odpowiednika, naukowiec dodaje: - To chyba dobrze, że są działają tylko w wodzie.

Katherine Harmon Courage

© 2014 New York Times News Service

Tłum. Anna Wiśniewska

Śródtytuły pochodzą od redakcji Interia.pl

 

Reklama

Najlepsze tematy

Reklama

Reklama

Strona główna INTERIA.PL

Polecamy

Rekomendacje