Роботизированные материалы будут распространять интеллект по всему телу робота
Привет. Классическое представление о роботе как о механическом теле с центральным “мозгом”, контролирующим его поведение, может вскоре кардинально измениться. Исследователи утверждают, что будущие роботы будут обладать интеллектом, распределенным по всему "телу".
Концепция и формирующаяся вслед за ней дисциплина называются по-разному - “материальной робототехникой” или “роботизированными материалами” и по сути являются синтезом идей робототехники и материаловедения. Ее сторонники говорят, что достижения в обоих областях позволяют создавать композиционные материалы, способные сочетать чувствительность, срабатывание, вычисление и связь, позволяя работать независимо от центрального технологического блока.
Основная часть вдохновения для этой концепции исходит от природы, а практические специалисты указывают на адаптивную маскировку кожи каракатицы, способность птичьих крыльев морфировать в ответ на различные маневры или способность баньянового дерева выращивать корни над землей для поддержки новых ветвей.
Адаптивные маскировочные и морфинговые крылья имеют четкие применения в оборонном и аэрокосмическом секторах, но авторы говорят, что аналогичные принципы могут быть использованы для создания всего, что связано с умными шинами, способными рассчитать параметры растяжения, необходимые для лучшего сцепления с конкретным дорожным покрытием, что позволяет им постоянно адаптироваться в внешним условиям.
«Материальная робототехника представляет собой признание того, что материалы могут решать некоторые из вызовов, возникающих при взаимодействии роботов с неопределенной окружающей средой», говорят авторы. «Внедрение распределенных датчиков и приводов непосредственно в материал корпуса робота обеспечивает вычислительные возможности, разгружает центральные системы обработки, беря на себя информационные потоки и вычислительные мощности».
Идея сделать материалы более адаптивными не нова, уже существует множество «умных материалов», которые могут реагировать на такие воздействия, как тепло, механический контакт или магнитные поля, реагируя, создавая определенное напряжение или изменяя форму. Эти свойства могут быть тщательно откалиброваны для создания материалов, способных выполнять самые разнообразные функции, такие как движение, самовосстановление или восприятие.
Авторы говорят, что синтез этих видов интеллектуальных материалов наряду с другими передовыми технологиями, такими как биосовместимые проводники или биоразлагаемые эластомеры, является основополагающим для материальной робототехники. Но этот подход также предполагает интеграцию множества различных возможностей в один и тот же материал, проработанный технологический дизайн, который позволяет максимально использовать механические возможности для решения вопросов взаимодействия между восприятием и контролем в самих материалах.
В ближайшем будущем будут широко использоваться автономные приложения для таких материалов, как смарт-ткани или роботизированные зажимы, но долгосрочные перспективы этой области - распространение таких решений в будущих продвинутых роботах. Поскольку они будут иметь много новых возможностей , эти машины должны будут передавать огромное количество данных контроля и обратной связи туда и обратно, создавая нагрузку на возможности связи и вычислений.
Материалы, которые могут обрабатывать данные с датчиков непосредственно у источника и автономно реагировать на них, либо фильтровать наиболее релевантную информацию, подлежащую передаче на центральный процессор, могут значительно облегчить это узкое место. Исследователи отмечают, что похожая стратегия используемая организмом человека.
«Человеческая сенсорная система автоматически отфильтровывает такие вещи, как ощущение одежды, трущейся о кожу. Искусственная кожа с возможными тысячами датчиков могла бы сделать то же самое и отправлять сообщение центральному «мозгу» только, если она касается чего-то нового».
Необходимо отметить, что у нас по-прежнему существуют значительные проблемы для реализации этой концепции. Самой большой проблемой остается производство роботизированных материалов таким образом, чтобы сочетать все эти возможности в достаточно небольшом пакете по доступной цене.
К счастью, авторы отмечают, что концепция может опираться на конвергентные достижения как в материаловедении, в области разработки новых продвинутых материалов с присущей им многофункциональностью, так и на достижения в области робототехники.
Исследователи предсказывают, что устранение преобладающей дихотомии «мозг - тело» может заложить основы для появления «роботов с интеллектом, распределенным по всему телу» - основы недорогих и вездесущих роботов, которые станут частью реального мира.
