Бисёре аз системаҳои мавҷудаи робототехникӣ аз табиат илҳом мегиранд, равандҳои биологӣ, сохторҳои табиӣ ё рафтори ҳайвонотро барои ноил шудан ба ҳадафҳои мушаххас ба таври сунъӣ дубора тавлид мекунанд. Сабаб дар он аст, ки ҳайвонот ва наботот табиатан бо қобилиятҳое муҷаҳҳаз шудаанд, ки ба онҳо дар муҳити мувофиқи худ зинда мондан кӯмак мекунанд ва ба ин васила метавонад кори роботҳоро берун аз муҳити лабораторӣ беҳтар созад.
Энрико Донато, яке аз пажӯҳишгароне, ки роботҳои нарм насли нави манипуляторҳои роботӣ мебошанд, ки аз қобилиятҳои пешрафтаи коркарди организмҳои “беустухон” илҳом мегиранд, аз қабили ҳаштпо, танаи фил, растаниҳо ва ғайра.” тадқиқот, гуфт Tech Xplore. "Тарҷумаи ин принсипҳо ба ҳалли муҳандисӣ ба системаҳое оварда мерасонад, ки аз маводҳои сабуки чандир иборатанд, ки метавонанд деформатсияи ҳамворро аз сар гузаронанд, то ҳаракати мувофиқ ва моҳирона ба вуҷуд оранд. Ба шарофати ин хусусиятҳои дилхоҳ, ин системаҳо ба рӯи замин мувофиқат мекунанд ва устувории ҷисмонӣ ва бехатарии одамонро бо хароҷоти эҳтимолии паст нишон медиҳанд.
Гарчанде ки силоҳҳои роботҳои нарм метавонанд ба доираи васеи мушкилоти воқеии ҷаҳонӣ татбиқ карда шаванд, онҳо метавонанд махсусан барои автоматикунонии вазифаҳое, ки расидан ба маконҳои дилхоҳро дар бар мегиранд, ки метавонанд барои роботҳои сахт дастнорас бошанд, муфид бошанд. Бисёре аз гурӯҳҳои тадқиқотӣ ба наздикӣ кӯшиш мекунанд, ки контроллерҳоро таҳия кунанд, ки ба ин силоҳҳои чандир имкон медиҳанд, ки ин вазифаҳоро самаранок ҳал кунанд.
"Одатан, фаъолияти чунин контроллерҳо ба формулаҳои ҳисоббарорӣ такя мекунад, ки метавонанд харитаи дурусти байни ду фазои амалии роботро эҷод кунанд, яъне вазифа-фазо ва фаъолкунанда-фазо", - шарҳ дод Донато. "Аммо, кори дурусти ин контроллерҳо умуман ба аксуламали биниш такя мекунад, ки эътибори онҳоро дар муҳити лабораторӣ маҳдуд мекунад ва ҷойгиршавии ин системаҳоро дар муҳити табиӣ ва динамикӣ маҳдуд мекунад. Ин мақола аввалин кӯшиши рафъи ин маҳдудияти номатлуб ва васеъ кардани дастрасии ин системаҳо ба муҳити сохторнашуда мебошад."
"Бар хилофи тасаввуроти нодурусти маъмул, ки растаниҳо ҳаракат намекунанд, растаниҳо бо истифода аз стратегияҳои ҳаракат дар асоси афзоиш фаъолона ва мақсаднок аз як нуқта ба нуқтаи дигар мегузаранд" гуфт Донато. "Ин стратегияҳо он қадар самараноканд, ки растаниҳо метавонанд қариб ҳама макони зисти сайёраро мустамлика кунанд, ки ин қобилият дар олами ҳайвонот вуҷуд надорад. Ҷолиб он аст, ки бар хилофи ҳайвонҳо, стратегияҳои ҳаракати растаниҳо на аз системаи марказии асаб сарчашма мегиранд, балки онҳо аз сабаби шаклҳои мураккаби механизмҳои ҳисоббарории ғайримарказӣ ба вуҷуд меоянд.
Стратегияи назорат, ки ба фаъолияти контролери тадқиқотчиён асос ёфтааст, кӯшиш мекунад, ки механизмҳои мураккаби ғайримарказонидашударо, ки ҳаракати растаниҳоро дастгирӣ мекунанд, такрор кунад. Даста махсусан асбобҳои зеҳни сунъии рафторро истифода бурд, ки аз агентҳои ҳисоббарории ғайримарказӣ дар сохтори аз поён то боло муттаҳидшуда иборатанд.
"Навоварии контролери биологии мо дар соддагии он аст, ки дар он мо функсияҳои асосии механикии бозуи роботи нармро барои тавлиди рафтори умумии расидан истифода мебарем" гуфт Донато. "Махсусан, бозуи роботи нарм аз сохтори зиёдатии модулҳои нарм иборат аст, ки ҳар яки онҳо тавассути сегонаи фаъолкунакҳои радиатсионӣ ҷойгиршуда фаъол карда мешаванд. Ба ҳама маълум аст, ки барои чунин конфигуратсия система метавонад шаш самти каҷкуниро тавлид кунад."
Агентҳои ҳисоббарор, ки кори контролери дастаро дастгирӣ мекунанд, амплитуда ва мӯҳлатҳои конфигуратсияи фаъолкунандаро барои дубора тавлид кардани ду намуди ҳаракати растаниҳо, ки бо номи циркнутатсия ва фототропизм маълуманд, истифода мебаранд. Гардшавӣ ларзишҳое мебошанд, ки одатан дар растаниҳо мушоҳида мешаванд, дар ҳоле ки фототропизм ҳаракатҳои самтбахше мебошанд, ки шохаҳо ё баргҳои растаниро ба рӯшноӣ наздик мекунанд.
Назоратчие, ки Донато ва ҳамкасбони ӯ сохтааст, метавонад байни ин ду рафтор гузарад ва ба идоракунии пайдарпайи дастҳои роботӣ, ки дар ду марҳила фаро гирифта шудааст, ноил шавад. Аввалин марҳилаи ин марҳила марҳилаи иктишофист, ки дар он силоҳҳо атрофи худро меомӯзанд, дар ҳоле ки дуюм марҳилаи расидан аст, ки онҳо барои расидан ба макон ё объекти дилхоҳ ҳаракат мекунанд.
"Шояд муҳимтарин бархӯрд аз ин кори мушаххас ин аст, ки ин бори аввал аст, ки бозуи роботҳои нарми зиёдатӣ имкон дода шудааст, ки ба қобилиятҳои берун аз муҳити лабораторӣ бо чаҳорчӯбаи хеле соддаи назорат дастрасӣ пайдо кунанд" гуфт Донато. “Ғайр аз ин, контроллер барои ҳама нарм истифода мешавадроботдасту низоъ чунин тартибро таъмин намуд. Ин як қадам дар самти истифодаи стратегияҳои назорати дарунсохт ва тақсимшуда дар роботҳои давомдор ва нарм аст."
То ба ҳол, муҳаққиқон контролери худро дар як қатор санҷишҳо бо истифода аз як модули кабелӣ, сабук ва мулоим робот бо 9 дараҷаи озодӣ (9-DoF) озмоиш карданд. Натиҷаҳои онҳо хеле умедбахш буданд, зеро назоратчӣ имкон дод, ки бозуро ҳам атрофашро омӯзад ва ҳам ба макони мақсаднок нисбат ба дигар стратегияҳои назорати дар гузашта пешниҳодшуда самараноктар бирасад.
Дар оянда, контроллери навро метавон ба дигар силоҳҳои роботии мулоим истифода бурд ва ҳам дар лаборатория ва ҳам дар муҳити воқеӣ санҷида шавад, то қобилияти минбаъдаи онро дар мубориза бо тағироти динамикии муҳити зист арзёбӣ кунад. Дар ҳамин ҳол, Донато ва ҳамкасбони ӯ нақша доранд, ки стратегияи назоратии худро минбаъд таҳия кунанд, то он тавонад ҳаракатҳо ва рафторҳои иловагии роботиро ба вуҷуд орад.
"Мо дар айни замон кӯшиш мекунем, ки қобилиятҳои контроллерро такмил диҳем, то рафтори мураккабтаре, аз қабили пайгирии ҳадаф, пайгирии пурраи дастҳо ва ғайраро фароҳам оварем, то ин гуна системаҳо дар муҳити табиӣ барои муддати тӯлонӣ кор кунанд" гуфт Донато.
Вақти фиристодан: июн-06-2023