Iedomājieties robotu, kas pārvietojas ar tikpat lielu izveicību un enerģijas efektivitāti kā īsts dzīvnieks. Lai gan filmu robotiem nekad nepietrūkst baterijas, reālajā pasaulē četrkājainie mehāniskie draugi patērē milzīgi daudz enerģijas. Tomēr Dienvidkorejas zinātnieki, izmantojot 3D drukātas pēdas un mākslīgo intelektu, ir radījuši risinājumu, kas varētu mainīt spēles noteikumus robotikas pasaulē.
Kāpēc robotu kājas ir tik enerģijas “izsalkušas”?
Salīdzinot ar robotiem uz riteņiem, četrkājainie vai cita veida kājainie roboti, lai pārvietotos, patērē ievērojami vairāk enerģijas. Tas ir saistīts ar sarežģīto kustību koordināciju un nepieciešamību pastāvīgi pielāgoties dažādām virsmām. Lai taupītu enerģiju, inženieri bieži vien robotu ekstremitātēs ievieto atsperes vai citas elastīgas sastāvdaļas, kas absorbē trieciena enerģiju piezemēšanās brīdī un atbrīvo to, atgrūžoties no virsmas.
Šāda metode labi darbojas lielā ātrumā, taču pie zema, mierīga iešanas ātruma lielākā daļa uzkrātās enerģijas tiek zaudēta, nespējot efektīvi veicināt robota virzību uz priekšu. Šis ir liels izaicinājums robotu darbības laika pagarināšanai un to pielietojuma paplašināšanai.
TPMS: Materiāls ar superīpašībām robotu pēdām
Seulas Nacionālās Zinātnes un Tehnoloģijas universitātes Mehānisko sistēmu inženierijas skolas pētnieku komanda ir izstrādājusi inovatīvas porainas pēdas, kuru pamatā ir Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS) materiāli. TPMS ir unikāla struktūra, kas veidota no atkārtotiem trīsdimensiju tīkliem. Šis materiāls nodrošina noteiktu stingrību, vienlaikus piedāvājot izcilas enerģijas absorbcijas īpašības. Iedomājieties to kā sūkli, kas spēj efektīvi saspiesties un atgriezties sākotnējā formā, tādējādi absorbējot un atbrīvojot enerģiju.
Zinātnieki izmantoja 3D printeri, lai izgatavotu trīs dažādu dizainu - “Primitive”, “Gyroid” un “Diamond” - pusapaļas pēdas. Katrs dizains atšķīrās ar struktūru un blīvumu, ļaujot pētniekiem izpētīt optimālo konfigurāciju.
AI un robotu pēdas: Gudra kombinācija efektivitātei
Lai maksimāli izmantotu TPMS pēdēs uzkrāto enerģiju, pētnieki pielietoja dziļo pastiprinājuma mācīšanos (Deep Reinforcement Learning). Robots tika apmācīts tā, lai tā motori minimāli patērētu enerģiju tajos brīžos, kad pēdas pašas atbrīvo uzkrāto spēku. Šāda inteliģenta kustību vadība ļauj robotam daudz efektīvāk izmantot materiāla sniegtās priekšrocības.
Testi pierādīja, ka šī kombinācija spēj ievērojami samazināt enerģijas patēriņu pat pie lēniem iešanas ātrumiem (no 0,4 līdz 1,0 metriem sekundē). Kopējais enerģijas ietaupījums svārstījās no 1,4% līdz 6,2%. Turklāt šīs inovatīvās pēdas minimāli ietekmē robota iešanas īpašības un stabilitāti, kas nozīmē, ka nav nepieciešamas biežas korekcijas kustības.
Ietaupījums, kas maina spēli
Šis sasniegums ir būtisks solis ceļā uz autonomākiem un ilgāk darbojošiem robotiem. Ietaupītā enerģija varētu tikt izmantota ilgākai darbībai bez uzlādes, sarežģītāku uzdevumu veikšanai vai papildu sensoru un rīku integrēšanai. Iedomājieties robotus-suņus, kas spēj ilgāk palīdzēt meklēšanas un glābšanas operācijās, veikt inspekcijas bīstamās vidēs vai nodrošināt drošību bez biežas uzlādes nepieciešamības.
Vai Tu redzi šādu robotu savā ikdienā, un kādam mērķim to izmantotu?
Iezīmē tekstu un spied ziņot par kļūdu.
