Mae llawer o systemau roboteg presennol yn cael eu hysbrydoli gan natur, gan atgynhyrchu prosesau biolegol, strwythurau naturiol neu ymddygiadau anifeiliaid yn artiffisial i gyflawni nodau penodol. Mae hyn oherwydd bod gan anifeiliaid a phlanhigion alluoedd cynhenid sy'n eu helpu i oroesi yn eu hamgylcheddau priodol, a gallai hynny felly hefyd wella perfformiad robotiaid y tu allan i leoliadau labordy.
“Mae breichiau robot meddal yn genhedlaeth newydd o drinwyr robotig sy'n cael eu hysbrydoli gan y galluoedd trin uwch a ddangosir gan organebau 'di-asgwrn', fel tentaclau octopws, boncyffion eliffant, planhigion, ac ati," Enrico Donato, un o'r ymchwilwyr a gynhaliodd yr astudiaeth, wrth Tech Xplore. “Mae trosi’r egwyddorion hyn yn atebion peirianyddol yn arwain at systemau sy’n cynnwys deunyddiau ysgafn hyblyg a all gael eu hanffurfio’n elastig yn llyfn i gynhyrchu mudiant cydnaws a deheuig. Oherwydd y nodweddion dymunol hyn, mae'r systemau hyn yn cydymffurfio ag arwynebau ac yn arddangos cadernid corfforol a gweithrediad diogel dynol ar gost isel o bosibl."
Er y gellid cymhwyso breichiau robot meddal i ystod eang o broblemau byd go iawn, gallent fod yn arbennig o ddefnyddiol ar gyfer awtomeiddio tasgau sy'n cynnwys cyrraedd lleoliadau dymunol a allai fod yn anhygyrch i robotiaid anhyblyg. Yn ddiweddar, mae llawer o dimau ymchwil wedi bod yn ceisio datblygu rheolwyr a fyddai'n caniatáu i'r breichiau hyblyg hyn fynd i'r afael â'r tasgau hyn yn effeithiol.
“Yn gyffredinol, mae gweithrediad rheolwyr o’r fath yn dibynnu ar fformwleiddiadau cyfrifiannol a all greu mapio dilys rhwng dau ofod gweithredol y robot, hy, gofod tasg a gofod actiwadydd,” esboniodd Donato. “Fodd bynnag, mae gweithrediad priodol y rheolwyr hyn yn gyffredinol yn dibynnu ar adborth gweledigaeth sy'n cyfyngu ar eu dilysrwydd o fewn amgylcheddau labordy, gan gyfyngu ar y defnydd o'r systemau hyn mewn amgylcheddau naturiol a deinamig. Yr erthygl hon yw’r ymgais gyntaf i oresgyn y cyfyngiad hwn nad yw’n cael sylw ac ymestyn cyrhaeddiad y systemau hyn i amgylcheddau distrwythur.”
“Yn groes i’r camsyniad cyffredin nad yw planhigion yn symud, mae planhigion yn symud yn weithredol ac yn bwrpasol o un pwynt i’r llall gan ddefnyddio strategaethau symud yn seiliedig ar dwf,” meddai Donato. “Mae’r strategaethau hyn mor effeithiol fel y gall planhigion gytrefu bron pob cynefin ar y blaned, gallu sy’n ddiffygiol yn nheyrnas yr anifeiliaid. Yn ddiddorol, yn wahanol i anifeiliaid, nid yw strategaethau symud planhigion yn deillio o system nerfol ganolog, ond yn hytrach, maent yn codi oherwydd ffurfiau soffistigedig o fecanweithiau cyfrifiadurol datganoledig.”
Mae'r strategaeth reoli sy'n sail i weithrediad rheolydd yr ymchwilwyr yn ceisio efelychu'r mecanweithiau datganoledig soffistigedig sy'n sail i symudiadau gweithfeydd. Defnyddiodd y tîm offer deallusrwydd artiffisial seiliedig ar ymddygiad yn benodol, sy'n cynnwys asiantau cyfrifiadurol datganoledig wedi'u cyfuno mewn strwythur o'r gwaelod i fyny.
“Mae newydd-deb ein rheolydd bio-ysbrydoledig yn gorwedd yn ei symlrwydd, lle rydyn ni'n manteisio ar ymarferoldeb mecanyddol sylfaenol braich y robot meddal i gynhyrchu'r ymddygiad cyrhaeddiad cyffredinol,” meddai Donato. “Yn benodol, mae braich feddal y robot yn cynnwys trefniant segur o fodiwlau meddal, pob un yn cael ei actifadu trwy driawd o actiwadyddion wedi'u trefnu'n rheiddiol. Mae'n hysbys, ar gyfer cyfluniad o'r fath, y gall y system gynhyrchu chwe phrif gyfeiriad plygu. ”
Mae'r asiantau cyfrifiadurol sy'n sail i weithrediad rheolwr y tîm yn manteisio ar osgled ac amseriad cyfluniad yr actuator i atgynhyrchu dau fath gwahanol o symudiadau planhigion, a elwir yn circumnutation a phototropism. Mae circumnutations yn osgiliadau a welir yn gyffredin mewn planhigion, tra bod ffototropiaeth yn symudiadau cyfeiriadol sy'n dod â changhennau neu ddail planhigyn yn agosach at y golau.
Gall y rheolydd a grëwyd gan Donato a'i gydweithwyr newid rhwng y ddau ymddygiad hyn, gan gyflawni rheolaeth ddilyniannol ar freichiau robotig sy'n rhychwantu dau gam. Mae'r cyntaf o'r camau hyn yn gyfnod archwilio, lle mae'r breichiau'n archwilio eu hamgylchoedd, tra bod yr ail yn gyfnod cyrraedd, lle maen nhw'n symud i gyrraedd lleoliad neu wrthrych dymunol.
“Efallai mai’r cludfwyd pwysicaf o’r gwaith penodol hwn yw mai dyma’r tro cyntaf i freichiau robot meddal segur gael eu galluogi i gyrraedd galluoedd y tu allan i amgylchedd y labordy, gyda fframwaith rheoli syml iawn,” meddai Donato. “Ar ben hynny, mae'r rheolydd yn berthnasol i unrhyw feddalrobotbraich darparu trefniant actuation tebyg. Mae hwn yn gam tuag at ddefnyddio synhwyro gwreiddio a strategaethau rheoli gwasgaredig mewn robotiaid continwwm a meddal.”
Hyd yn hyn, profodd yr ymchwilwyr eu rheolydd mewn cyfres o brofion, gan ddefnyddio braich robotig ysgafn a meddal wedi'i gyrru gan gebl modiwlaidd gyda 9 gradd o ryddid (9-DoF). Roedd eu canlyniadau'n addawol iawn, gan fod y rheolydd yn caniatáu i'r fraich archwilio ei hamgylchoedd a chyrraedd lleoliad targed yn fwy effeithiol na strategaethau rheoli eraill a gynigiwyd yn y gorffennol.
Yn y dyfodol, gallai'r rheolydd newydd gael ei gymhwyso i freichiau robotig meddal eraill a'i brofi mewn lleoliadau labordy a byd go iawn, i asesu ymhellach ei allu i ddelio â newidiadau amgylcheddol deinamig. Yn y cyfamser, mae Donato a'i gydweithwyr yn bwriadu datblygu eu strategaeth reoli ymhellach, fel y gall gynhyrchu symudiadau ac ymddygiadau braich robotig ychwanegol.
“Ar hyn o bryd rydym yn edrych i wella galluoedd y rheolydd i alluogi ymddygiadau mwy cymhleth fel tracio targed, gefeillio braich gyfan, ac ati, i alluogi systemau o’r fath i weithredu mewn amgylcheddau naturiol am gyfnodau hir o amser,” ychwanegodd Donato.
Amser postio: Mehefin-06-2023