Robotikaren aurrerapen handi batean, giza itxurako muskulu "bigunak" dituzten robotak arrakastaz diseinatu dira lehen aldiz. Horrelako robot bigunak etorkizunean gizakiak lagunkorrak diren robotak diseinatzeko mesede bat izan daitezke.
Robotak makina programagarriak dira, aplikazio industrialetan ohikoak direnak, adibidez, automatizazioaren barruan, batez ere fabrikazioan, indar eta potentzia handia behar duten zeregin errepikakorretan trebeak izateko diseinatuta baitaude. Robotek mundu fisikoarekin elkarreragiten dute barruan dituzten sentsore eta aktuadoreen bidez, eta birprogramagarriak dira, funtzio bakarreko makina arruntak baino erabilgarriagoak eta malguagoak bihurtuz. Robot hauek lana egiteko diseinatuta dauden modutik agerikoa da haien mugimenduak oso zurrunak direla, batzuetan zakarrak, makina-itxurakoak, eta astunak, inposatzaileak direla eta ez direla erabilgarriak zeregin jakin batek indar kantitate aldakorrak behar dituenean une desberdinetan. Robotak batzuetan arriskutsuak ere badira eta itxitura seguruak behar izan ditzakete, ez baitira ingurunearekiko sentikorrak. Robotikaren arloak diziplina ugari aztertzen ari da makina robotikoak diseinatu, eraiki, programatu eta eraginkortasunez erabiltzeko industriaren eta teknologia medikoko hainbat arlotan, eskakizun desberdinak dituztela.
Christoph Keplingerrek zuzendutako bikien azken ikerketetan, ikertzaileek robotei gihar mota berri bat jarri diete, gure giza giharren oso antzekoa dena, eta guk bezala indarra eta sentikortasuna proiektatzen dituztenak. Ideia nagusia makinari, hau da, robotei, mugimendu " naturalagoak " ematea da. Gaur egungo roboten % 99.9 altzairuz edo metalez egindako makina zurrunak dira, gorputz biologikoa biguna den bitartean, baina gaitasun izugarriak ditu. Gihar "bigunak" edo "benetakoagoak" dituzten robot hauek egokiro diseinatu daitezke ohiko eta delikatutako zereginak (giza giharrek egunero egiten dituztenak) egiteko, adibidez, fruta bigun bat hartzea edo arrautza bat saski batean sartzea. Robot tradizionalen aldean, " gihar artifizialak " dituzten robotak beren bertsio "bigunagoak" eta seguruagoak izango dira, eta gero pertsonaliza daitezke ia edozein zeregin egiteko pertsonen inguruan, gizakiaren bizitzarekin eta inguruan lotutako hainbat aplikazio posible iradokiz. Robot bigunei "lankidetza-robot" dei dakieke, gizaki baten oso antzeko zeregin jakin bat egiteko diseinatuta egongo baitira.
Ikertzaileak gihar biguneko robotak sortzen saiatu dira. Horrelako robot batek gihar biguneko teknologia beharko du giza giharrak imitatzeko, eta bi teknologia probatu dituzte ikertzaileek: aktuadore pneumatikoak eta elastomero dielektrikoko aktuadoreak. 'Aktuadorea' robota mugitzen duen benetako gailua da, edo robotak mugimendu jakin bat erakusten duen gailua. Aktuadore pneumatikoetan, poltsa bigun bat gas edo fluidoekin ponpatzen da mugimendu jakin bat sortzeko. Diseinu sinplea da, baina indartsua da oraindik, nahiz eta ponpak ez diren praktikoak eta biltegi handiak izan. Bigarren teknologia - elastomero dielektrikoko aktuadoreek - eremu elektriko bat plastiko isolatzaile malgu batean aplikatzeko kontzeptua erabiltzen dute, deformatzeko eta, horrela, mugimendu bat sortzeko. Bi teknologia hauek, berez, ez dira oraindik arrakastatsuak izan, elektrizitate-izpi bat plastikotik igarotzen denean, gailu hauek izugarri huts egiten baitute eta, beraz, ez dira kalte mekanikoekiko erresistenteak.
Gihar antzekoak dituzten “ gizaki itxurako” robot gehiago
Science 1 eta Sciences Robotics 2 aldizkarietan argitaratutako bikien ikerketetan , ikertzaileek eskuragarri dauden bi muskulu bigunen teknologiaren alderdi positiboak hartu eta muskulu bigun itxurako aktuadore sinple bat sortu zuten, elektrizitatea erabiltzen duena poltsa txikien barruko likidoen mugimendua aldatzeko. Polimerozko poltsa malgu hauek likido isolatzaile bat dute, adibidez, supermerkatuko olio arrunta (landare-olioa edo kanola-olioa), edo antzeko edozein likido erabil daiteke. Poltsaren bi aldeen artean jarritako hidrogel elektrodoen artean tentsioa aplikatu ondoren, aldeak elkarri hurbildu zitzaizkion, olio-espasmoa gertatzen zen, barruko likidoa estutuz eta poltsaren barruan isurtzea eraginez. Tentsio honek muskulu-uzkurdura artifizial bat sortzen zuen eta elektrizitatea mozten zenean, olioa berriro erlaxatzen zen, muskulu-erlaxazio artifizial bat imitatuz . Aktuadoreak forma aldatzen zuen modu honetan, eta aktuadoreari konektatutako objektuak mugimendu bat erakusten zuen. Beraz, "muskulu artifizial" hau uzkurtu eta askatu (flexionatu) egiten zen milisegundotan, benetako giza eskeleto-muskuluen modu eta zehaztasun eta indar berarekin. Mugimendu hauek gizakien giharren erreakzioen abiadura ere gainditu dezakete, giza giharrak aldi berean garunarekin komunikatzen direlako, atzerapen bat eraginez, nahiz eta nabarmena ez izan. Beraz, diseinu honen bidez, sistema fluido bat lortu zen, kontrol elektriko zuzena zuena, moldakortasuna eta errendimendu handia erakusten zuena.
Zientzia aldizkariko lehen ikerketan , aktuadoreak donut itxurakoak ziren eta gaitasuna eta trebetasuna zuten mugurdi bat hartu eta pintza robotiko baten bidez eusteko (fruitua lehertu gabe!). Elektrizitate-izpi batek likido isolatzailetik pasatzean eragin zezakeen kalte posiblea (aurretik diseinatutako aktuadoreen arazo nagusia) ere kontuan hartu zen egungo diseinuan, eta edozein kalte elektriko bere kabuz sendatu edo berehala konpondu zen "kaltetutako" zatian likido-fluxu berri baten bidez, birbanaketa-prozesu sinple baten bidez. Hori aurreko diseinu askotan erabilitako eta berehala kaltetzen zen geruza isolatzaile solido baten ordez erresistenteagoa den material likidoa erabiltzeari egotzi zitzaion. Prozesu honetan, muskulu artifizialak milioi bat uzkurdura-ziklo baino gehiago iraun zuen. Aktuadore berezi honek, donut formakoa izanik, erraz hartu ahal izan zuen mugurdi bat. Era berean, poltsa elastiko hauen forma egokituz, ikertzaileek mugimendu bereziekin aktuadore sorta zabala sortu zuten, adibidez, arrautza hauskor bat zehaztasunez eta behar den indar zehatzarekin jasotzea ere. Gihar malgu hauei "Hidraulikoki anplifikatutako auto-sendatzeko elektrostatiko" aktuadore edo HASEL aktuadore deitu zaie. Science Robotics aldizkarian argitaratutako bigarren ikerketa batean2 , talde berak beste bi gihar bigun diseinu sortu zituen, linealki uzkurtzen direnak, giza bizeps baten oso antzekoak, eta horrela, beren pisua baino astunagoak diren objektuak behin eta berriz altxatzeko gaitasuna dute.
A Iritzi orokorra da robotak makinak direnez, ziur aski, gizakien aurrean abantaila izan behar dutela, baina, gure giharrek eskaintzen dizkiguten gaitasun harrigarriei dagokienez, robotak aldean zurbiltzen direla esan liteke. Giza muskulua oso indartsua da eta gure garunak gure muskuluen gaineko kontrol izugarria du. Horregatik, giza muskuluak zeregin korapilatsuak zehaztasunez egiteko gai dira, adibidez, idazteko. Gure muskuluak behin eta berriz uzkurtu eta erlaxatu egiten dira zeregin astun bat egiterakoan eta esaten da benetan gure muskuluen ehuneko 65eko gaitasuna baino ez dugula erabiltzen eta muga hori gure pentsamenduak ezartzen du batez ere. Giza itxurako muskulu bigunak dituen robot bat imajinatuko bagenu, indarra eta gaitasunak izugarriak izango lirateke. Ikerketa hauek egunen batean benetako muskulu biologikoen gaitasun izugarriak lor ditzakeen eragingailu bat garatzeko lehen urrats gisa ikusten dira.
Robotika "biguna" errentagarria
Egileek diotenez, patata frijituak polimero-poltsak, olioa eta elektrodoak bezalako materialak merkeak dira eta erraz eskuragarri daude kostua 0.9 USD (edo 10 zentimo) baino ez dela hartuz. Hori pozgarria da egungo fabrikazio industrialeko unitateentzat eta ikertzaileentzat beren espezializazioa areagotzea. Kostu baxuko materialak eskalagarriak dira eta egungo industriako praktikekin bateragarriak dira eta gailu horiek hainbat aplikaziotarako erabil litezke, adibidez, protesietarako edo giza lagun gisa. Alderdi bereziki interesgarria da, robotika terminoa beti kostu handiekin parekatzen baita. Gihar artifizial horrekin lotutako eragozpen bat bere funtzionamendurako behar den elektrizitate kopuru handia da eta robotak bere boterearen gehiegi erreserbatzen badu erretzeko aukera ere badago. Robot bigunak robot tradizionalak baino askoz ere delikatuagoak dira, eta diseinu zailagoa da, adibidez, zulatzeko, potentzia galtzeko eta olioa isurtzeko aukerak. Robot bigun hauek, zalantzarik gabe, autosendatzeko alderdiren bat behar dute, robot bigun askok dagoeneko egiten duten bezala.
Robot bigun eraginkor eta sendoak oso erabilgarriak izan daitezke gizakien bizitzan, gizakiak osatu eta haiekin lan egin ditzaketelako robot "elkarlanean" bezala, gizakiak ordezkatzen dituzten robotak baino. Gainera, beso protesiko tradizionalak leunagoak, atseginagoak eta sentikorragoak izan litezke. Azterketa hauek itxaropentsuak dira eta potentzia-eskari handiari aurre egin ahal izango balitz, roboten etorkizuna iraultzeko ahalmena du haien diseinuari eta mugitzeko moduari dagokionez.
***
Iturria (k)
1. Acome et al. 2018. Giharren antzeko errendimendua duten hidraulikoki anplifikatutako auto-sendatze elektrostatiko aktuadoreak. Science. 359(6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Peano-HASEL aktuadoreak: Gihar-mimetikoak diren transduktore elektrohidraulikoak, aktibazioan linealki uzkurtzen direnak. Science Robotics . 3(14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
***
