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機(jī)器人通過植物般的振蕩探索工作空間，從環(huán)境中收集信息并建立知識庫，這就是最近開發(fā)的一種受植物啟發(fā)的機(jī)器人控制器，它可以提高機(jī)械臂在非結(jié)構(gòu)化現(xiàn)實(shí)世界中的性能環(huán)境，讓機(jī)器人的手臂可以到達(dá)指定位置或者靠近周圍某個物體。
類腦機(jī)器人 (BRAIR) 實(shí)驗(yàn)室、意大利圣安娜高等研究院生物機(jī)器人研究所和新加坡國立大學(xué)的研究人員開發(fā)了這種控制器，他們從大自然中汲取靈感，模仿人工復(fù)制生物過程、自然結(jié)構(gòu)或動物行為以實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)。這是因?yàn)閯游锖椭参锾焐途邆鋷椭鼈冊诟髯原h(huán)境中生存的能力，因此也可以提高機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外的表現(xiàn)。
該控制器利用從嵌入在末端執(zhí)行器附近的接近感應(yīng)中獲得的信息來向所需的空間目標(biāo)移動，該控制器在9自由度模塊化電纜驅(qū)動的連續(xù)臂上進(jìn)行了測試，以達(dá)到空間中的多個設(shè)定點(diǎn)。結(jié)果有望將這些系統(tǒng)部署到非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中。
據(jù)開展這項(xiàng)研究的研究人員之一恩里科·多納托 (Enrico Donato) 介紹，軟機(jī)器人手臂是新一代機(jī)器人操縱器，它從章魚觸須、象鼻、植物等“無骨”生物所展示的先進(jìn)操縱能力中汲取靈感，將這些原理轉(zhuǎn)化為工程解決方案，由此組成一個由柔性輕質(zhì)材料組成的系統(tǒng)。這些材料可以進(jìn)行平滑的彈性變形以產(chǎn)生柔順和靈巧的運(yùn)動，這些特性使系統(tǒng)表現(xiàn)出物理穩(wěn)健性和人類安全性。
雖然軟機(jī)器人手臂可以應(yīng)用于廣泛的現(xiàn)實(shí)世界問題，但它們對于自動化任務(wù)特別有用，這些任務(wù)涉及到達(dá)剛性機(jī)器人可能無法到達(dá)的所需位置，多研究團(tuán)隊(duì)最近一直在嘗試開發(fā)控制器，使這些靈活的手臂能夠有效地處理這些任務(wù)。
由于發(fā)現(xiàn)大多數(shù)用于軟機(jī)器人手臂的現(xiàn)有控制器主要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中表現(xiàn)良好，因此 Donato和他的同事著手創(chuàng)建一種也適用于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的新型控制器，這種控制器的靈感來自于植物的運(yùn)動和行為。
Donato說：“與植物不移動的常見誤解相反，植物使用基于生長的運(yùn)動策略主動而有目的地從一個點(diǎn)移動到另一個點(diǎn)，這些策略非常有效，以至于植物可以在地球上幾乎所有的棲息地定居，這是動物王國所缺乏的能力。有趣的是，與動物不同，植物運(yùn)動策略并非源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而是由于復(fù)雜的分散計(jì)算機(jī)制的形式。”
該團(tuán)隊(duì)專門使用了基于人工智能的工具，該工具由以自下而上的結(jié)構(gòu)組合的分散式計(jì)算代理組成，改款仿生控制器的新穎之處在于它的簡單性，研究人員可以利用軟機(jī)器人手臂的基本機(jī)械功能來產(chǎn)生整體伸展行為。具體來說，軟機(jī)器人手臂由冗余排列的軟模塊組成，每個軟模塊都通過徑向排列的三元組致動器激活，對于這種配置，系統(tǒng)可以產(chǎn)生六個主要彎曲方向。
到目前為止，研究人員使用具有 9 個自由度 (9-DoF) 的模塊化電纜驅(qū)動輕型軟機(jī)械臂在一系列測試中測試了他們的控制器，結(jié)果是積極的，該控制器的手臂比過去其他控制策略更有效地探索周圍環(huán)境和到達(dá)目標(biāo)位置。
未來，新控制器可以應(yīng)用于其他軟體機(jī)械臂，并在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行測試，以進(jìn)一步評估其應(yīng)對動態(tài)環(huán)境變化的能力，與此同時，研發(fā)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)他們的控制策略，以便它可以產(chǎn)生額外的機(jī)械臂運(yùn)動和行為。
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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