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 industria-aplikazioetan ohikoak diren makina programagarriak dira, adibidez, automatizazioaren parte gisa, batez ere fabrikazioan, indar eta potentzia handia eskatzen duten zeregin errepikakorretan onak izateko diseinatuta daudelako. Robots Mundu fisikoarekin elkarreragiten dute haietako sentsoreen eta eragingailuen bidez eta birprogramagarriak dira, funtzio bakarreko ohiko makinak baino erabilgarriagoak eta malguagoak izan daitezen. Robot hauek lana egiteko diseinatuta dauden moduaren arabera nabaria da haien mugimenduak oso zurrunak direla, batzuetan sakabanatuak, makina itxurakoak eta astunak, inposatzaileak eta ez direla erabilgarriak zeregin jakin batek une desberdinetan indar kantitate aldakorra eskatzen duenean. puntuak. Robotak ere arriskutsuak dira batzuetan eta baliteke itxitura seguruak behar izatea, ez baitira inguruarekiko sentikorrak. Robotikaren arloa hainbat diziplina aztertzen ari da makina robotikoak diseinatzeko, eraikitzeko, programatzeko eta modu eraginkorrean erabiltzeko eskakizun desberdinak dituzten industria eta teknologia medikoko hainbat arlotan.
Christoph Keplinger-ek zuzendutako azken ikerlan bikietan, ikertzaileek gure giza muskuluen oso antzekoak diren muskulu-klase berri batekin egokitu dituzte robotak, eta indarra eta sentikortasuna gu bezala jabetzen eta proiektatzen dituzte. Ideia nagusia gehiago ematea da "natural” mugimenduak makinara hau da, robotak. Gaur egungo robot guztien ehuneko 99.9 altzairuz edo metalez egindako makina zurrunak dira, gorputz biologikoa, berriz, biguna baina gaitasun ikaragarriak ditu. Muskulu "bigunak" edo "errealagoak" dituzten robot hauek lan arruntak eta delikatuak egiteko (gizakiaren muskuluak egunero egiten dituztenak) egoki diseinatu daitezke, adibidez fruta bigun bat jasotzea edo arrautza saski baten barruan sartzea. Ohiko robotekin alderatuta, robotak 'gihar artifizialak' bere buruaren bertsio "leunagoak" eta seguruagoak bezalakoak izango dira eta gero pertsonalizatu ahal izango dira ia edozein zeregin betetzeko jendearen ondoan, giza bizitzarekin eta inguruan lotutako hainbat aplikazio posible iradokiz. Robot bigunak "elkarlaneko" robot gisa dei genitzake, zeregin jakin bat gizakiaren oso antzera egiteko diseinatuta egongo baitira.
Ikertzaileak muskulu biguneko robotak sortzen saiatu dira. Horrelako robot batek biguna beharko du muskulu giza muskuluak ordezkatzeko teknologia eta horrelako bi teknologia probatu dituzte ikertzaileek: eragingailu pneumatikoak eta elastomero dielektrikoen eragingailuak. "Ekintzailea" robota mugitzen duen gailu erreala da, edo robotak mugimendu jakin bat erakusten du. Eragingailu pneumatikoetan, poltsa bigun bat gasekin edo fluidoekin ponpatzen da mugimendu jakin bat sortzeko. Diseinu sinplea da baina indartsua da, nahiz eta ponpak ez diren praktikoak eta gordailu handiak dituzten. Bigarren teknologia - elastomero dielektrikoen eragingailuek plastiko malgu isolatzaile batean eremu elektriko bat aplikatzeko kontzeptua erabiltzen dute hura deformatzeko eta horrela mugimendu bat sortzeko. Bi teknologia hauek bere kabuz oraindik ez dute arrakastarik izan, zeren eta elektrizitate-bolt bat plastikotik pasatzen denean, gailu hauek huts egiten dute eta, beraz, ez dira kalte mekanikoekiko erresistenteak.
Gehiago “giza bezalako” gihar antzekoak dituzten robotak
urtean jakinarazitako bi azterketetan Zientzia:1 Zientzia Robotika2, ikertzaileek eskuragarri dauden bi muskulu bigunen teknologien alderdi positiboak hartu zituzten eta muskulu-itxurako eragingailu sinple bat sortu zuten, elektrizitatea erabiltzen duen likidoen mugimendua poltsa txikien barruan aldatzeko. Polimero-poltsa malgu hauek likido isolatzaile bat dute, adibidez, supermerkatuko olio arrunt bat (landare-olioa edo canola olioa), edo antzeko edozein likido erabil daiteke. Poltsaren bi aldeen artean jarritako hidrogel-elektrodoen artean tentsioa aplikatu ondoren, aldeak elkarri marraztu ziren, olioaren espasmoa gertatzen da, bertan dagoen likidoa estutu eta poltsaren barruan isurtzen du. Tentsio horrek giharren uzkurdura artifizial bat sortzen du eta behin elektrizitatea moztuta, olioa berriro erlaxatzen da, an imitatuz artifiziala muskuluen erlaxazioa. Eragingailuak forma aldatzen du horrela, eta eragingailura konektatuta dagoen objektuak mugimendu bat erakusten du. Hori dela eta, "gihar artifizial" hau berehala uzkurtu eta askatzen (malgutu) milisegundotan, benetako giza muskulu hezurrezkoen zehaztasun eta indar berdinarekin. Mugimendu hauek giza muskuluen erreakzioen abiadura gaindi dezakete, giza muskuluak aldi berean garunarekin komunikatzen direlako, atzerapena eraginez, nahiz eta oharkabean. Beraz, diseinu honen bidez, aldakortasuna eta errendimendu handiko kontrol elektriko zuzena zuen sistema fluido bat lortu zen.
Lehenengo azterketan1 in Zientzia:, eragingailuak erroskila baten forman diseinatu ziren eta mugurdia harrapatzeko eta eusteko ahalmena eta trebezia zuten piska robotiko baten bidez (eta ez fruta lehertu!). Likido isolatzailetik igarotzean elektrizitate-bolt batek egindako kalte posibleak (aurretik diseinatutako eragingailuekin arazo garrantzitsu bat) egungo diseinuan ere zaindu ziren eta edozein kalte elektriko auto-sendatu edo berehala konpondu zen berri batekin. likidoa "kaltetutako" zatira isurtzea birbanatze prozesu sinple baten bidez. Hau material likidoa erabiltzeari egotzi zitzaion, elastikoagoa dena, aurreko diseinu askotan erabilitako geruza isolatzaile solido baten ordez eta berehala hondatu zena. Prozesu honetan muskulu artifizialak milioi bat uzkurtze-ziklo baino gehiago bizirik iraun zuen. Eragingailu jakin honek, erroskila itxurakoa izanik, erraz mugurdi bat hautatzeko gai zen. Era berean, poltsa elastiko hauen forma egokituz, ikertzaileek mugimendu bereziekin eragingailu sorta zabala sortu zuten, adibidez arrautza hauskor bat zehaztasunarekin eta behar den indar zehatzarekin jasoz. Muskulu malgu hauei "Hydraulically-Anplified Self-healing Electrostatic" eragingailu edo HASEL eragingailu gisa deitu izan zaie. Bigarren ikerketa batean2 argitaratu Zientzia RobotikaTalde berak, gainera, beste bi muskulu bigun-diseinu sortu zituen linealki uzkurtzen direnak, giza biceps baten oso antzekoak, eta horrela, beren pisua baino pisu handiagoa duten 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.
***
{Jatorrizko ikerketa-lana irakur dezakezu behean aipatzen den DOI estekan aipaturiko iturrien zerrendan}
Iturria (k)
1. Acome et al. 2018. Hidraulikoki anplifikatutako auto-sendatzeko eragingailu elektrostatikoak muskulu-antzeko errendimenduarekin. Zientzia. 359 (6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Peano-HASEL eragingailuak: aktibazioan linealki uzkurtzen diren transduktore elektrohidrauliko muskulu-mimetikoak. Zientzia Robotika. 3 (14). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
