“Questi robot morbidi dimostrano un concetto chiamato ‘intelligenza fisica’, il che significa che il design strutturale e i materiali intelligenti sono ciò che consente al robot morbido di navigare in varie situazioni, al contrario dell’intelligenza computazionale”, afferma Jie Yin, corrispondente autore di un articolo sul lavoro e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso NC State.
I robot morbidi sono realizzati con elastomeri a cristalli liquidi a forma di nastro attorcigliato, che ricordano i rotini traslucidi. Quando si posiziona il nastro su una superficie di almeno 55 gradi Celsius (131 gradi Fahrenheit), che è più calda dell’aria ambiente, la parte del nastro che tocca la superficie si contrae, mentre la parte del nastro esposta all’aria si contrae. non. Questo induce un movimento di rotolamento nel nastro. E più calda è la superficie, più velocemente rotola. Il video dei robot morbidi a forma di nastro può essere trovato su https://youtu.be/7q1f_JO5i60 .
“Questo è stato fatto in precedenza con aste lisce, ma quella forma ha uno svantaggio: quando incontra un oggetto, ruota semplicemente sul posto”, afferma Yin. “Il robot morbido che abbiamo realizzato a forma di nastro attorcigliato è in grado di superare questi ostacoli senza alcun intervento umano o informatico”.
Il robot a nastro esegue questa operazione in due modi. Innanzitutto, se un’estremità del nastro incontra un oggetto, il nastro ruota leggermente per aggirare l’ostacolo. In secondo luogo, se la parte centrale del robot incontra un oggetto, “scatta”. Lo snap è un rapido rilascio dell’energia di deformazione immagazzinata che fa sì che il nastro salti leggermente e si riorienti prima di atterrare. Potrebbe essere necessario che il nastro si spezzi più di una volta prima di trovare un orientamento che consenta di superare l’ostacolo, ma alla fine trova sempre un percorso chiaro in avanti.
“In questo senso, è molto simile agli aspirapolvere robotici che molte persone usano nelle loro case”, afferma Yin. “Tranne che il robot morbido che abbiamo creato trae energia dal suo ambiente e funziona senza alcuna programmazione del computer”.
“Le due azioni, rotazione e scatto, che consentono al robot di superare gli ostacoli, operano su una pendenza”, afferma Yao Zhao, primo autore del documento e ricercatore post-dottorato presso l’NC State. “Lo snap più potente si verifica se un oggetto tocca il centro del nastro. Ma il nastro si spezzerà comunque se un oggetto tocca il nastro lontano dal centro, è solo meno potente. E più ci si allontana dal centro, meno pronunciato è lo schiocco, fino a raggiungere l’ultimo quinto della lunghezza del nastro, che non produce affatto uno schiocco.
I ricercatori hanno condotto molteplici esperimenti dimostrando che il robot morbido a forma di nastro è in grado di navigare in una varietà di ambienti labirintici. I ricercatori hanno anche dimostrato che i robot morbidi funzionerebbero bene negli ambienti desertici, dimostrando che erano in grado di arrampicarsi e scendere da pendii di sabbia sciolta.
“Questo è interessante e divertente da guardare, ma soprattutto fornisce nuove informazioni su come possiamo progettare robot morbidi in grado di raccogliere energia termica da ambienti naturali e negoziare autonomamente ambienti complessi e non strutturati come strade e deserti aspri”. Yin dice.
Il documento, “Twisting for Soft Intelligent Autonomous Robot in Unstructured Environments”, sarà pubblicato la settimana del 23 maggio negli Atti della National Academy of Sciences . Il documento è stato co-autore di NC State Ph.D. gli studenti Yinding Chi, Yaoye Hong e Yanbin Li; così come Shu Yang, Joseph Bordogna Professore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università della Pennsylvania.
Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation, nell’ambito delle sovvenzioni CMMI-431 2010717, CMMI-2005374 e DMR-1410253.
Jie Yin è a suo agio nel condurre interviste sia in inglese che in mandarino.
