Por que (a maioria) robôs futuros não parecerão robôs – iCrowdNewswire
 
x

RSS Newsfeeds

See all RSS Newsfeeds

Global Regions

United States ( XML Feed )

Dec 20, 2017 7:40 AM ET

Por que (a maioria) robôs futuros não parecerão robôs

iCrowdNewswire - Dec 20, 2017

O corpo de um futuro robo poderia combinar atuadores suaves e estrutura rígida, com computação distribuída em todo – um exemplo da nova “robótica material” (crédito: Nikolaus Correll / University of Colorado)

Os robôs futuros não serão limitados à forma humanoide (como o formidável backflipping Atlas da Boston Robotics ) . Eles serão invisivelmente incorporados em todos os lugares em objetos comuns.

Como um sapato que pode suportar inteligentemente sua marcha, mude a rigidez enquanto corre ou anda, e se adapte a diferentes superfícies – ou mesmo ajuda você a fazer backflips.

Essa é a visão dos pesquisadores da Universidade Estadual do Oregon, da Universidade do Colorado, da Universidade de Yale e da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, que descrevem o novo e crescente campo da ” robótica material ” em um artigo em perspectiva publicado em 29 de novembro de 2017 em Science Robotics . (O artigo cita nove artigos nesta edição especial, três dos quais você pode acessar gratuitamente).

Desaparecendo no fundo da vida cotidiana

Os autores desafiam uma suposição básica generalizada: esses robôs são “máquinas que executam bits de código” ou “software” de “bots” interagindo com o mundo através de um instrumento físico “.

“Nós tomamos um terceiro caminho: um que impele a inteligência sobre a questão de um robô”, diz o pesquisador da Universidade Estadual do Oregon, Yiğit Mengüç, professor assistente de engenharia mecânica na Faculdade de Engenharia da OSU e parte do Instituto Colaborativo de Robótica e Inteligente dos Sistemas da Universidade .

Nessa direção, os cientistas de materiais estão desenvolvendo novos materiais a granel com a multifuncionalidade inerente necessária para aplicações robóticas, enquanto os roboticistas estão trabalhando em novos sistemas de materiais com componentes bem integrados, desaparecendo no fundo da vida cotidiana. “O espectro de possíveis abordagens abrange desde pinças macias com zero conhecimento e feedback zero até o humanoides com pleno conhecimento e feedback completo”, observam os autores no documento.

Por exemplo, “No futuro, o seu smartphone pode ser feito de material esticável e dobrável para que não haja perigo de quebrar”, diz Mengüç. “Ou pode ter alguma atuação, onde ele muda de forma em sua mão para ajudar com a exibição, ou pode ser capaz de comunicar algo sobre o que você está observando na tela. Todos esses pedaços de tecnologia que consideramos garantidos na vida serão coisas vivas, fisicamente receptivas, movendo-se, mudando de forma em resposta às nossas necessidades, e não apenas telas planas e estáticas “.

Soft robots obtêm superpoderes

Músculos artificiais inspirados em Origami capazes de levantar até 1.000 vezes seu próprio peso, simplesmente aplicando pressão de ar ou água (crédito: Instituto Shuguang Li / Wyss da Universidade de Harvard)

Como um bom exemplo de robótica habilitada para materiais, pesquisadores do Instituto Wyss da Universidade de Harvard e do Laboratório de Informática e Inteligência Artificial (CSAIL) do MIT desenvolveram músculos artificiais inspiradores de origami, programáveis ​​e super-fortes que permitirão que futuros robôs macios levantem objetos que são até 1000 vezes seu próprio peso – usando apenas pressão de ar ou água.

Os atuadores são “programados” pelo próprio projeto estrutural. As pregas do esqueleto definem como a estrutura toda se move – não é necessário nenhum sistema de controle.

Isso permite que o mué muito compacto e simples, o que os torna mais apropriados para sistemas móveis ou montados no corpo que não podem acomodar máquinas grandes ou pesadas, diz Shuguang Li, Ph.D., um funcionário pós-doutorado do Wyss Institute e MIT CSAIL e primeiro autor de um artigo de acesso aberto sobre a pesquisa publicada em 21 de novembro de 2017 em Procedimentos da Academia Nacional de Ciências ( PNAS ).

Cada músculo artificial consiste em um “esqueleto” interno que pode ser feito de vários materiais, como uma bobina de metal ou uma folha de plástico dobrada em um certo padrão, cercada por ar ou fluido e selada dentro de uma bolsa de plástico ou têxtil que serve como a “pele”. A geometria estrutural do próprio esqueleto determina o movimento do músculo. Um vácuo aplicado no interior do saco inicia o movimento do músculo, fazendo com que a pele colapse no esqueleto, criando tensão que impulsiona o movimento. Incrivelmente, nenhuma outra fonte de energia ou entrada humana é necessária para direcionar o movimento do músculo – é automaticamente determinado inteiramente pela forma e composição do esqueleto. (crédito: Instituto Shuguang Li / Wyss da Universidade de Harvard)

Resiliente, multiuso, escalável

Não só os músculos artificiais podem se mover de muitas maneiras, eles fazem isso com uma resiliência impressionante. Eles podem gerar cerca de seis vezes mais força por unidade de área que o músculo esquelético de mamífero podem, e também são incrivelmente leves. Um músculo de 2,6 gramas pode levantar um objeto de 3 quilogramas, o equivalente a um pato mallard que levanta um carro. Além disso, um único músculo pode ser construído dentro de dez minutos usando materiais que custam menos de $ 1, tornando-os baratos e fáceis de testar e iterar.

Esses músculos podem ser alimentados por um vácuo, o que os torna mais seguros do que a maioria dos outros músculos artificiais atualmente testados. Os músculos foram construídos em tamanhos que variam de alguns milímetros até um metro. Assim, os músculos podem ser usados ​​em inúmeras aplicações em escalas múltiplas, desde dispositivos cirúrgicos em miniatura até exoesqueletos robóticos portáteis, arquitetura transformável e manipuladores de profundidade para pesquisa ou construção, até grandes estruturas implementáveis ​​para exploração espacial.

A equipe também pode construir os músculos do PVA de polímero solúvel em água. Isso abre a possibilidade de robôs bio-amigáveis ​​que podem realizar tarefas em ambientes naturais com impacto ambiental mínimo, ou robôs ingênuos que se movem para o lugar apropriado no corpo e depois se dissolvem para liberar uma droga.

A equipe construiu dezenas de músculos usando materiais que variam de molas metálicas para embalar espuma para folhas de plástico e experimentou diferentes formas de esqueleto para criar músculos que podem se contrair até 10% do tamanho original, levantar uma flor delicada do chão e torcer em uma bobina, tudo simplesmente sugando o ar para fora deles.

Esta pesquisa foi financiada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), a National Science Foundation (NSF) e o Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada.


Instituto Wyss | Músculos artificiais inspirados em Origami

Resumo de músculos artificiais inspirados em origami com fluido

Os músculos artificiais são promissores para uma atuação segura e poderosa para inúmeras máquinas e robôs comuns. No entanto, o design, a fabricação e a implementação de músculos artificiais são muitas vezes limitados pelos custos de materiais, princípio de operação, escalabilidade e movimentos de atuação contrátil de grau único de liberdade. Aqui propomos uma arquitetura para músculos artificiais inspirados em origami de fluidos. Este conceito requer apenas um esqueleto compressível, uma pele flexível e um meio fluido. Um modelo mecânico é desenvolvido para explicar a interação dos três componentes. Um método de fabricação é introduzido para produzir rapidamente músculos artificiais de baixo custo usando vários materiais e em várias escalas. Os músculos artificiais podem ser programados para alcançar movimentos multiaxiais, incluindo contração, flexão,e torção. Esses movimentos podem ser agregados em sistemas com múltiplos graus de liberdade, que são capazes de produzir movimentos controláveis ​​a diferentes taxas. Nossos músculos artificiais podem ser conduzidos por fluidos em pressões negativas (em relação à temperatura ambiente). Esse recurso torna a atuação mais segura do que a maioria dos outros músculos fluídicos artificiais que operam com pressões positivas. As experiências revelam que esses músculos podem contrair mais de 90% de seus comprimentos iniciais, gerar tensões de ~ 600 kPa e produzir densidades de potência de pico superiores a 2 kW / kg, todos iguais ou em excesso de músculo natural. Esta arquitetura para músculos artificiais abre a porta para um design rápido e fabricação de sistemas de atuação de baixo custo para inúmeras aplicações em múltiplas escalas, desde dispositivos médicos em miniatura até exoesqueletos robóticos portáteis até grandes estruturas implementáveis ​​para exploração espacial.

Contact Information:

kurzweilai.net

View Related News >