Робототехникадагы чоң жетишкендикте, "жумшак" адам сымал булчуңдары бар робот биринчи жолу ийгиликтүү иштелип чыкты. Мындай жумшак роботтор келечекте адамдарга достук роботторду иштеп чыгуу үчүн жакшылык болушу мүмкүн.
Роботтор – бул өнөр жай колдонмолорунда, мисалы, автоматташтыруунун бир бөлүгү катары, айрыкча өндүрүштө үзгүлтүксүз колдонулуучу программалануучу машиналар, анткени алар көп күч жана кубаттуулукту талап кылган кайталануучу тапшырмаларды жакшы аткаруу үчүн иштелип чыккан. Роботтор физикалык дүйнө менен сенсорлор жана аткаруучу механизмдер аркылуу өз ара аракеттенишет жана алар кайра программалануучу, бул аларды кадимки бир функциялуу машиналарга караганда пайдалуураак жана ийкемдүү кылат. Бул роботтордун жумушту аткаруу үчүн иштелип чыкканынан алардын кыймылдары өтө катуу, кээде кескин, машина сыяктуу жана алар оор, таасирдүү жана белгилүү бир тапшырма ар кандай убакыт чекиттеринде ар кандай күчтү талап кылганда пайдалуу эмес экени айдан ачык. Роботтор кээде кооптуу жана айлана-чөйрөгө сезгич эмес болгондуктан, коопсуз тосмолорду талап кылышы мүмкүн. Робототехника тармагы ар кандай талаптарга жооп берген өнөр жай жана медициналык технологиянын ар кандай тармактарында робот машиналарды долбоорлоо, куруу, программалоо жана натыйжалуу колдонуу үчүн ар кандай дисциплиналарды изилдеп жатат.
Кристоф Кеплингер жетектеген жакында жүргүзүлгөн эки изилдөөдө изилдөөчүлөр адамдын булчуңдарына абдан окшош жаңы класстагы булчуңдары бар роботторду табышты жана алар биз сыяктуу эле күчкө жана сезгичтикке ээ жана аларды чагылдырат. Негизги идея - машинага, башкача айтканда, роботторго көбүрөөк " табигый " кыймылдарды камсыз кылуу. Бүгүнкү күндөгү бардык роботтордун 99.9 пайызы болоттон же металлдан жасалган катуу машиналар, ал эми биологиялык дене жумшак, бирок укмуштуудай мүмкүнчүлүктөргө ээ. "Жумшак" же "чыныгыраак" булчуңдары бар бул роботтор кадимки жана назик тапшырмаларды (адам булчуңдары күн сайын аткарган) аткарууга ылайыктуу түрдө иштелип чыгышы мүмкүн, мисалы, жөн гана жумшак жемиш терүү же себеттин ичине жумуртка салуу. Салттуу роботторго салыштырмалуу, " жасалма булчуңдар " менен жабдылган роботтор өздөрүнүн "жумшак" версияларына окшош жана коопсуз болот, андан кийин аларды адамдардын жанында дээрлик бардык тапшырмаларды аткарууга ылайыкташтырса болот, бул адамдын жашоосу менен жана анын айланасында байланыштуу бир нече мүмкүн болгон колдонмолорду сунуштайт. Жумшак роботторду "биргелешип иштеген" роботтор деп атоого болот, анткени алар белгилүү бир тапшырманы адамга абдан окшош түрдө аткаруу үчүн уникалдуу түрдө иштелип чыгат.
Изилдөөчүлөр жумшак булчуңдуу роботторду түзүүгө аракет кылып жатышат. Мындай робот адамдын булчуңдарын туурап, жумшак булчуң технологиясын талап кылат жана изилдөөчүлөр тарабынан ушундай эки технология сыналып көрүлгөн - пневматикалык аткаруучулар жана диэлектрикалык эластомердик аткаруучулар. "Аракетатор" роботту кыймылдаткан же робот белгилүү бир кыймылды көрсөткөн чыныгы түзүлүш катары аныкталат. Пневматикалык аткаруучуларда белгилүү бир кыймылды жаратуу үчүн жумшак баштыкка газдар же суюктуктар куюлат. Бул жөнөкөй дизайн, бирок насостор практикалык эмес жана алардын көлөмдүү резервуарлары болгонуна карабастан, дагы эле күчтүү. Экинчи технология - диэлектрикалык эластомердик аткаруучулар изоляциялык ийкемдүү пластикке электр талаасын колдонуу концепциясын колдонуп, аны деформациялап, ошону менен кыймылды жаратышат. Бул эки технология өз алдынча азырынча ийгиликтүү боло элек, анткени электр тогу пластиктен өткөндө, бул түзмөктөр катуу иштебей калат жана ошондуктан механикалык бузулууларга туруктуу эмес.
Окшош булчуңдары бар " адамга окшош" роботтор көбүрөөк
Science 1 жана Sciences Robotics 2 журналдарында жарыяланган кош изилдөөлөрдө изилдөөчүлөр эки жеткиликтүү жумшак булчуң технологиясынын оң жактарын алып, кичинекей баштыктардын ичиндеги суюктуктардын кыймылын өзгөртүү үчүн электр энергиясын колдонгон жөнөкөй жумшак булчуң сымал кыймылдаткычты түзүштү. Бул ийкемдүү полимер баштыктарда изоляциялык суюктук, мисалы, супермаркеттен алынган кадимки май (өсүмдүк майы же рапс майы) же ушул сыяктуу суюктуктар колдонулат. Баштыктын эки тарабынын ортосуна коюлган гидрогел электроддорунун ортосунда чыңалуу колдонулгандан кийин, капталдары бири-бирине тартылып, май спазмы пайда болуп, андагы суюктукту кысып, анын баштыктын ичинде агып кетишине алып келет. Бул чыңалуу жасалма булчуңдун жыйрылышын жаратат жана электр энергиясы өчүрүлгөндөн кийин, май кайрадан бошоңдоп, жасалма булчуңдун релаксациясын туурайт. Иштеткич ушундай жол менен формасын өзгөртөт жана ишке киргизгичке туташкан объект кыймыл көрсөтөт. Ошондуктан, бул "жасалма булчуң" миллисекунддардын ичинде чыныгы скелеттик адам булчуңдары сыяктуу эле жана ошол эле тактык жана күч менен заматта жыйрылып, бошотулат (ийилет). Бул кыймылдар адамдын булчуң реакцияларынын ылдамдыгынан да ашып түшүшү мүмкүн, анткени адамдын булчуңдары бир эле учурда мээ менен байланышып, кечигүүнү жаратат, бирок байкалбайт. Ошондуктан, бул долбоордун аркасында түздөн-түз электрдик башкарууга ээ болгон суюктук системасы жетишилген, ал ар тараптуулукту жана жогорку өндүрүмдүүлүктү көрсөткөн.
Science журналындагы биринчи изилдөө 1де , кыймылдаткычтар пончик формасында иштелип чыккан жана алар малинаны роботтук кармагыч аркылуу кармап туруу мүмкүнчүлүгүнө жана чеберчилигине ээ болгон (жана мөмөлөрдү жарып жибербеген!). Изоляциялык суюктук аркылуу өткөндө электр тогунун кесепетинен келип чыккан мүмкүн болгон зыян (мурда иштелип чыккан кыймылдаткычтардын негизги көйгөйү) азыркы дизайнда да эске алынган жана ар кандай электрдик зыян өзүн-өзү айыктырган же кайра бөлүштүрүүнүн жөнөкөй процесси аркылуу "бузулган" бөлүккө суюктуктун жаңы агымы менен заматта оңдолгон. Бул мурунку көптөгөн дизайндарда колдонулган жана заматта бузулган катуу изоляциялык катмардын ордуна ийкемдүү суюк материалды колдонуу менен байланыштуу болгон. Бул процессте жасалма булчуң миллиондон ашык жыйрылуу циклдеринен аман калган. Пончик формасындагы бул өзгөчө кыймылдаткыч малинаны оңой эле терип ала алган. Ошо сыяктуу эле, бул ийкемдүү баштыктардын формасын ылайыкташтыруу менен, изилдөөчүлөр уникалдуу кыймылдары бар кыймылдаткычтардын кеңири түрүн түзүшкөн, мисалы, морт жумуртканы так жана так талап кылынган күч менен терип алуу. Бул ийкемдүү булчуңдар "Гидравликалык жактан күчөтүлгөн өзүн-өзү айыктыруучу электростатикалык" кыймылдаткычтар же HASEL кыймылдаткычтары деп аталат. Science Robotics журналында жарыяланган экинчи изилдөөдө 2 ошол эле топ адамдын бицепсине абдан окшош сызыктуу жыйрылган, ошентип, өз салмагынан оор нерселерди кайра-кайра көтөрө алган дагы эки жумшак булчуң конструкциясын түзүшкөн.
Ж. Жалпы пикир: роботтор машина болгондуктан, алар сөзсүз түрдө адамдардан артыкчылыкка ээ болуш керек, бирок булчуңдарыбыз берген таң калыштуу жөндөмдүүлүктөргө келгенде, роботтор салыштырмалуу кубарып кетет деп айтууга болот. Адамдын булчуңдары абдан күчтүү жана мээбиз булчуңдарыбызды укмуштуудай башкара алат. Мына ушундан улам адамдын булчуңдары татаал иштерди так аткара алат, мисалы жазуу. Оор ишти аткарып жатканда булчуңдарыбыз кайра-кайра жыйрылат жана эс алат жана булчуңдарыбыздын 65 пайызга жакынын гана колдонобуз деп айтылат жана бул чек негизинен биздин ой жүгүртүүбүз менен белгиленет. Эгер адамга окшош жумшак булчуңдары бар роботту элестете алсак, анда күч жана мүмкүнчүлүктөр абдан чоң болмок. Бул изилдөөлөр бир күнү чыныгы биологиялык булчуңдардын эбегейсиз зор мүмкүнчүлүктөрүнө жете турган кыймылдаткычты иштеп чыгуунун биринчи кадамы катары каралат.
Эффективдүү "жумшак" робототехника
Авторлордун айтымында, картөшкө чиптери, полимердик баштыктар, май жана ал тургай электроддор сыяктуу материалдар кымбат эмес жана 0.9 долларга (же 10 центке) жетет. Бул учурдагы өнөр жай өндүрүш бирдиктерин жана изилдөөчүлөр үчүн өздөрүнүн тажрыйбасын андан ары жогорулатуу үчүн кубаттайт. Материалдар арзан баада болуп, масштабдуу жана учурдагы өнөр жай практикасына шайкеш келет жана мындай түзүлүштөрдү протездик түзүлүштөр сыяктуу бир катар колдонмолор үчүн же адам катары колдонсо болот. Бул өзгөчө кызыктуу аспект, анткени робототехника термини ар дайым жогорку чыгымдарга барабар. Мындай жасалма булчуң менен байланышкан кемчилик анын иштеши үчүн талап кылынган электр энергиясынын көптүгү жана робот өз күчүн өтө көп сактаса, күйүп кетүү мүмкүнчүлүгү да бар. Жумшак роботтор салттуу робот кесиптештерине караганда алда канча назик жана алардын дизайнын татаалдаштырат, мисалы, тешип кетүү, күчүн жоготуу жана майдын төгүлүшү. Бул жумшак роботтор, албетте, кээ бир жумшак роботтор сыяктуу өзүн-өзү айыктыруучу аспектке муктаж.
Натыйжалуу жана бышык жумшак роботтор адамдын жашоосунда абдан пайдалуу болушу мүмкүн, анткени алар адамдарды толуктап, алар менен адамдарды алмаштырган роботтордон көрө "биргелешкен" роботтор сыяктуу иштей алышат. Ошондой эле, салттуу протездик колдор дагы жумшак, жагымдуу жана сезимтал болушу мүмкүн. Бул изилдөөлөр келечектүү жана эгер күчкө болгон жогорку суроо-талапты чечүү мүмкүн болсо, роботтордун келечегин алардын дизайны жана кыймылы жагынан төңкөрүш мүмкүндүгү бар.
***
Булагы (с)
1. Аком жана башкалар. 2018. Булчуң сыяктуу иштөөгө ээ гидравликалык күчөтүлгөн өзүн-өзү айыктыруучу электростатикалык кыймылдаткычтар. Science. 359(6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Келларис жана башкалар. 2018. Пеано-ХАСЕЛЬ кыймылдаткычтары: активдештирүүдө сызыктуу жыйрылуу менен иштеген булчуңдарды миметикалык, электрогидравликалык өзгөрткүчтөр. Science Robotics . 3(14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
***
