Robotyka miękka to obszar robotyki, w którym badacze i konstruktorzy wykorzystują materiały podatne na rozciąganie zamiast sztywnych. Otwiera to drzwi do wielu nowych możliwości zastosowań w robotyce, takich jak zdolność do chwytania obiektów miękkich i odkształcalnych. A chwytanie to przecież podstawa – to dzięki niemu zeszliśmy z drzew i wzięliśmy w dłoń pierwsze narzędzia.
Często zapoznajemy Was z samymi koncepcjami, które dopiero są w drodze – rozwiązania soft robotics w robotyce są już stosowane w świecie naukowym i przemysłowym. Czasami wzbudzają sporo emocji.
Miękkie chwytaki przydały się podczas ekspedycji badawczej w Obszarze Chronionym Wysp Phoenix w Kiribati na środkowym Pacyfiku. Daniel Vogt w wywiadzie dla Wyss Institute opowiada o instalacji miękkich manipulatorów w robocie głębinowym, który chwyta delikatne organizmy głębinowe takie jak koralowce czy miękkie rozgwiazdy bez ryzyka o wyrządzenie im krzywdy. Coś jak węgorz undercover w świecie ryb – pamiętacie?
Robot węgorz, czyli sztuczne mięśnie w podwodnych głębinach
Eksploracja podwodnych głębin bez alarmowania jej rdzennych mieszkańców jest już prawie w naszym zasięgu. Jest na to sposób: ultracichy, transparentny robowęgorz.
Miękkie czujniki
Vogt dodaje, że innym obszarem zastosowań są technologie wearable – nazwijmy je “robotyka noszona”. Trwają prace nad rozwojem materiałów, które dopasowują się coraz lepiej do ludzkiego ciała. Inżynierowie skupiają się na śledzeniu ruchu przy użyciu miękkich czujników. A skoro soft robotics, to i soft sensors. Gdy mowa o czujnikach, to pewnikiem chodzi o nowoczesne technologie, bo wspominamy o nich co rusz i chyba najczęściej ze wszystkich elementów składowych systemów komunikacji. Czujniki te są umieszczane na różnych stawach, na przykład łokciach czy kolanach, a zbierane przez nie dane pomiarowe informują na przykład o kątach ułożenia stawów. Czujniki te są tak miękkie, że są w stanie podążać za rozciągliwością skóry bez zakłócania ruchu użytkownika.
Największe wyzwania wiążą się często z opracowaniem urządzeń inżynieryjnych, które są w stanie dopasować się do wciąż trudniej do pojęcia złożoności ludzkiego ciała. W tradycyjnej inżynierii zawsze można polegać na użyciu śrub, nakrętek i wkrętów. Jednak w przypadku integracji urządzeń z ludzkim ciałem trzeba wykazać się kreatywnością, aby opracować urządzenie, które będzie zarówno funkcjonalne, jak i wygodne w noszeniu. Vogt podkreśla, że miękkie urządzenia robotyczne mogą stać się bardziej powszechne w codziennym życiu, zwłaszcza jeśli chodzi o sposób, w jaki ludzie wchodzą w interakcje z urządzeniami elektronicznymi. Klawiatury, myszy czy joysticki są używane od dziesięcioleci i nie zmieniły się znacząco, ale w akcesoriach komputerowych użytku codziennego także coraz większą rolę odgrywa ergonomia. Kolejnym rozsądnym krokiem zdaje się być integracja na linii anatomia-czujnik.
Inteligentne ubrania i rehabilitacja – nowe szanse dla pacjentów?
Wyss Institute z Uniwersytetu Harvarda pokazuje, jak coś, co zdawało się być zaledwie lifestyle’owym gadżetem, z czasem staje się narzędziem pomagającym ratować ludzkie zdrowie i życie.
Niesamowite zastosowania soft robotics
Naszym Czytelnikom znane są już sztuczne mięśnie – spore zainteresowanie wzbudził złudnie przypominający prawdziwe zwierzę robotyczny węgorz, który powstał w celu nieinwazyjnej eksploracji podwodnego świata. Oprócz różnych rodzajów miękkich robotów, które pełnią rolę sztucznych mięśni (niektóre z nich podobno czerpią inspirację z ruchu origami), a ich złożona struktura pozwala na uniesienie nawet kilkaset razy większej masy niż własna, soft robotics zgłasza do wyścigu za postępem jeszcze inne pomysły.
Roboty wspinające się
Niesamowite wynalazki, którymi co rusz raczy nas wiodący w branży robotyki Boston Dynamics budzą wielkie zainteresowanie medialne, i słusznie – są świetne. Atlas wykonujący parkour to jednak w całości sztuczny humanoid z wytrzymałych materiałów i nikt nie myśli o zjadaniu go, więc zupełnie nie przystaje do soft robotics ani sposobu wspinaczki, który zamierzamy opisać.
Nas natomiast interesują te typy robotów, które mają potencjalne zastosowania od inspekcji i konserwacji budynków po misje poszukiwawcze i ratownicze. Jedna z wersji miękkich robotów wspinaczkowych ma wygiętą konstrukcję podobną do gąsienicy, która pozwala jej pełzać wzdłuż długich struktur. Przy paru kreatywnych ulepszeniach możliwy jest także ruch w górę i w dół. Poniżej materiał video, co prawda o dość niewybrednym i jednocześnie nietrafionym tytule – bo robotowi praca wspinaczkowa wychodzi całkiem obiecująco.
Jadalne roboty
Pomysł może wydawać się ciężkostrawny, ale całość ma być w założeniu całkowicie bezpieczna dla naszego organizmu. Ta wyrastająca z pnia soft robotics gałąź robotyki doczekała się nawet coraz częściej używanego określenia edible robotics. Już w 2016 roku pojawiło się przeprowadzone przez MIT studium, w którym opisano stworzenie robota origami z suszonych świńskich jelit, który zasadniczo rozkłada się próbując wychwycić i usunąć nieszczęśliwie wchłonięte lub połknięte przedmioty. Wyzwanie stanowi stworzenie w pełni strawnych aktuatorów, które mogły być rozkładane przez ludzki organizm. Jednym z proponowanych rozwiązań konstrukcyjnych jest znana z domowej kuchni żelatyna.
We wspierającej rozwój kariery naukowców europejskiej platformie Euraxess natrafiliśmy nawet na ogłoszenie pracy (niestety wygasło) dla dwóch badaczy technologii żywności, inżynierii mechanicznej, materiałoznawstwa, robotyki lub pokrewnych dziedzin zainteresowanych rozwijaniem robota stworzonego w całości z jadalnych materiałów. Zafascynowani ruszyliśmy za ciosem o krok dalej i znaleźliśmy miejsce, z którego można aplikować.
Okej, wróćmy na ziemię, a raczej do blogowego laboratorium. Oto siłownik wykonany z mieszaniny żelatyny, gliceryny i wody, wlewanej do formy. Ogólna konstrukcja to standard dla siłowników pneumatycznych; wydajność jest podobna. Struktura powoduje, że siłownik zgina się, gdy jest nadmuchiwany powietrzem i prostuje się ponownie, gdy ciśnienie jest zmniejszane.
Roboty protetyczne
Miękkie roboty mogą być wykorzystywane do tworzenia zaawansowanych protez dla osób niepełnosprawnych. Często technologia miękkiej robotyki jest stosowana w chwytakach na końcu protetycznego ramienia w celu bardziej delikatnego i dokładnego chwytania przedmiotów. Coś jak ramiona robotów.
Miękkie roboty są ekscytującą innowacją w świecie robotyki. Te rodzaje, które wymieniliśmy, prawdopodobnie mogą mieć największy potencjał komercyjny spośród wszystkich rodzajów miękkich robotów będących obecnie w fazie rozwoju. W odróżnieniu od robotów przemysłowych lub współpracujących (coboty) roboty miękkie mają różnorodne zastosowania, które często wykraczają poza możliwości tych pierwszych. Potężne, wytrzymałe roboty przebijające wydajnością rozwiązania, które przyniosła nam natura, a zbudowane z elastycznych, chciałoby się rzec: prostych materiałów mają z pewnością szereg zalet, które sprawiły, że postrzega się w nich alternatywny kierunek rozwoju robotyki obok robotów humanoidalnych.
Pomimo powstawania coraz bardziej precyzyjnych i kosztownych rozwiązań, póki co w pracach wymagających manualnej dokładności i myślenia abstrakcyjnego generalnie rzecz biorąc królują ludzie. No, z kilkoma chlubnymi dla robotów wyjątkami, na przykład w badaniach medycznych i w środowiskach, w których zwyczajnie człowiekowi grozi niebezpieczeństwo. W dalszej perspektywie na pewno zaobserwujemy rozwój cobotów, czyli robotów współpracujących. To właściwie pierwszy krok na drodze do tego, abyśmy z naszymi tworami mogli bezpiecznie współpracować ramię w ramię. A jeśli o współpracy mowa i jeżeli chcecie pobyć jeszcze trochę w temacie, to jako kolejny artykuł polecamy ten pod kafelkiem poniżej.
Dogadać się z robotem. Trzy wyzwania we współpracy człowiek-maszyna
Jeśli przekroczymy pewną granicę i nic się nie stanie, to granica ta nie miała znaczenia. Współpraca człowieka z maszyną nie oznacza nic innego jak przekraczanie kolejnych barier. Bardziej małe studium niż esej otwarty – zajrzyj do artykułu.
