ساخت رباتهای سریع و چابک با الهام از طبیعت

شاید شما تا کنون به چگونگی راه رفتن حشرات، یا این که چه ترکیبی ازحرکات پا پایدارترین و سریع ترین حرکت را نتیجه می‌دهد فکر نکرده‌اید. اما گروهی از داشمندان آزمایشگاه‌های Ramdya ،Floreano ،Ijspeert، و NCCR Robotics تلاش می‌کنند تا با الهام ازطبیعت و یافتن چابک‌ترین موجودات، ربات‌های سریع و قوی بسازند.

کشف تدابیر بهینه برای ساخت ربات‌های زمینی سریع

تعداد زیادی از سریع‌ترین گونه‌های حشرات از گام‌ سه تایی استفاده می‌کنند. به این معنا که کف سه پای این حشرات هنگام حرکت روی زمین قرارمی گیرد. با توجه به این که حشرات غذا و جفت خود را ضمن راه رفتن روی برگ‌ها یا بالا رفتن از درختان پیدا می‌کنند، تا کنون بر اساس فرآیندهای تکاملی گمان‌ها بر این بوده است که استفاده از گام‌های سه تایی بهترین حالت برای حرکت روی سطوح زمینی چالش برانگیز است. در مقابل، مهره داران چارپا مانند سگ‌ها و اسب‌ها هنگام حرکت‌های سریع تنها یک یا دو پا را هم زمان بر روی زمین می‌گذارند. این تفاوت در روش‌های حرکت سریع بین حشره‌ها و مهره داران معمایی برای محققان بوده است و نتایج حاصل از تحقیقات پیشنهاد کرده که ممکن است استفاده از گام‌های سه تایی بهترین روش حرکتی برای ربات‌های شش پای زمینی، که با الهام از قوانین زیستی ساخته شده اند، نباشد. برای بررسی این احتمال محققان از شبیه سازی رایانه‌ای برای مدل سازی طرز دویدن یک مگس سرکه استفاده کردند. آن‌ها سپس یک الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PARTICLE SWARM OPTIMIZATION) را روی یک حشره‌ی درون رایانه‌ای اجرا نمودند تا گام‌های سریع بهینه را درحالات و شرایط مختلف محیطی کشف کنند (مثل بالا رفتن یا راه رفتن روی یک زمین صاف).
کشف تدابیر بهینه برای ساخت ربات‌های زمینی سریع
این محققان کشف کردند که گام سه تایی بهترین روش برای بالا رفتن است. در حالی که به طور دور از انتظاری ربات‌های جدید که گام‌های دوتایی دارند و از دوپا روی زمین استفاده می‌کنند، در حرکت‌های زمینی بسیار سریع‌تر هستند (یک ربات شش پا باید این قابلیت را داشته باشد). فراتراز شبیه سازی، این گروه گام‌های دوتایی را روی یک ربات شش پا امتحان کردند و نتایج نشان داد که درمقایسه با حالتی که ربات از گام‌های سه تایی برای حرکت استفاده می‌کند، گام‌های دوتایی امکان حرکت سریع‌تری را برای آن ایجاد می‌کند. در قسمتی از آزمایش‌ها محققان چسبندگی پای مگس سرکه را از بین بردند و مشاهده شد که دراین شرایط مگس سرکه برای حرکت از گام‌هایی شبیه آن‌چه در شبیه سازی‌ها به دست آمده بود استفاده می‌کند. این نتایج اهمیت در نظر گرفتن مفاهیم محیطی و بیومکانیکی را در طراحی فرآیندهای کنترل حرکتی برجسته می‌کند و نشان می‌دهد که روش‌های طراحی الهام گرفته شده ازقوانین زیستی ممکن است همیشه برای ساخت ربات‌ها مناسب نباشند.

در طراحی‌های پیشین، گروه NCCR Robotics ربات‌هایی را عرضه کردند که قادر به دسترسی به انواع مختلف محیط‌ها برای پیدا کردن قربانیان و انجام هرچه بهتر عملیات نجات بودند. یکی از نقایص ربات‌هایی که پا دارند این است که این ربات ‌ها مانند همتایان زیستی خود سریع نیستند. با کشف این که چگونه می‌توان بازده حرکت این ربات‌ها را افزایش داد، می توان ربات های قوی تری تولید کرد که در اجرای هرماموریت انرژی کمتری مصرف کنند.

مرجع:

P. Ramdya, R. Thandiackal, R. Cherney, T. Asselborn, R. Benton, A. Ijspeert, and D. Floreano. Climbing favors the tripod gait over alternative faster insect gaits. Nature Communications. DOI 10.1038/NCOMMS14494.

منبع: robohub

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *