Wat als er een soort flexibel, rekbaar materiaal was dat je zo ongeveer elk willekeurig voorwerp kon omwikkelen en er een robot van kon maken? Het klinkt als een gadget dat misschien van een superheld is, maar een team van onderzoekers heeft dat precies ontwikkeld.
Ze noemen het OmniSkins, in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Science Robotics . Het is gemaakt van een combinatie van elastische materialen (of stof, in één versie) ingebed met sensoren en actuatoren die wanneer vastgeplakt, omwikkeld of gelaagd, vrijwel elke levenloze objectbeweging kunnen maken. Het team, onder leiding van robotica Rebecca Kramer-Bottiglio van de Yale University, was in staat om de zogenaamde skins toe te passen op een breed scala aan dingen, van schuimnoedels tot T-shirts, zelfs icosaëder of geometrische figuren met 20 driehoekige gezichten.
"De herconfigureerbare en herprogrammeerbare aard van de zachte robotachtige skins is erg cool", zegt Conor Walsh, een robotist van Harvard University die niet bij het onderzoek was betrokken. "Het idee dat we een zacht en flexibel vel kunnen hebben, het om elk oppervlak kunnen wikkelen, laten weten waaraan het is bevestigd en het vervolgens op een gewenste manier kan verplaatsen, heeft veel potentieel."
Kramer-Bottiglio kreeg het idee voor OmniSkins toen ze werkte aan een verzoek van NASA om zachte robotica te maken die nuttig kon zijn in de ruimte. Wanneer je robots de ruimte in stuurt, moet je proberen ze zo klein en licht mogelijk te maken, waardoor Kramer-Bottiglio aan het denken kwam, wat als we het aantal robots helemaal konden verminderen en in plaats daarvan slechts een paar robots konden sturen die opnieuw konden worden geconfigureerd verschillende taken uitvoeren? Toen dacht ze om lichtgewicht robotachtige skins te maken die tijdens transport plat kunnen worden opgeslagen en steeds opnieuw kunnen worden gebruikt.
"Ze kunnen worden toegepast op, verwijderd uit en overgedragen tussen verschillende hostobjecten, zodat we steeds dezelfde hardware kunnen gebruiken om veel verschillende configuraties met veel verschillende functies te genereren, " merkt Kramer-Bottiglio op. “De robotachtige skins zijn modulair, net als Legos. Ze kunnen worden gecombineerd, gescheiden en opnieuw gecombineerd in verschillende patronen. ”
Het belangrijkste voorbehoud is dat ze aan een flexibel object moeten worden bevestigd. “Als je de robotachtige huiden om een te stijf voorwerp wikkelt, beweegt er niets. We raden gebruikers aan gewoon verschillende combinaties te proberen en te kijken wat er gebeurt, "zegt ze.
Het team probeerde de skins op verschillende objecten op maat. In één ontwerp wikkelden ze een kleine schuimcilinder, waardoor deze als een inchworm bewoog, en voegden een camera aan het einde toe. In een andere programmeerden ze de inchworm om licht te voelen en er naartoe te kruipen. "Dat is de ware geest van dit werk, " zegt ze. "Ontwerp meteen."
OmniSkins is gemaakt van een combinatie van elastische materialen ingebed met sensoren en actuatoren. (Yale universiteit) "Extra hardware, zoals omgevingssensoren en camera's, kan eenvoudig worden toegevoegd", zegt Kramer-Bottiglio. "Toekomstige astronauten die een andere planeet verkennen, kunnen snel een robot bouwen met behulp van de robotachtige huiden die om het vervormbare materiaal zijn gewikkeld en er een camera op plakken, en vervolgens de robot inzetten voor het verkennen van kleine of gevaarlijke ruimtes."
Zoiets als de OmniSkin-icosaëder kan ook toepassingen in de ruimte hebben. Ten eerste is het heel gemakkelijk om snel te bouwen. Het nieuwe apparaat van het team is eigenlijk geïnspireerd door een robotachtige lander die NASA al de Super Ball Bot gebruikt, die bestaat uit een zogenaamde tensegrity-structuur of een driedimensionale vorm van staven en kabels die schok en compressie kunnen absorberen. In deze oefening plaatsten ze driehoekige huiden op elk van de 20 gezichten, waardoor ze een eerder levenloos geometrisch object rond konden laten rollen.
De toepassingen in de ruimte zijn legio, maar de onderzoekers hadden wat plezier bij het verkennen van andere toepassingen. Ze plakten zes driehoeken op de achterkant van het T-shirt en programmeerden het om de gebruiker een duwtje te geven wanneer hij een slechte houding vertoonde. Ze bevestigden ook drie schuimarmen aan elkaar en lieten het bewegen als een van die arcade-klauwmachinegames - die van hen zullen het object natuurlijk vastgrijpen en ophalen. In een van de demonstraties die het team gebruikt om mensen kennis te laten maken met OmniSkins, wikkelen ze een huid rond elk van de vier poten van een knuffeldier - een soort soort broek - en laten ze lopen.
"Ik ben echt enthousiast om te zien wat andere mensen met robotachtige skins doen", zegt Kramer-Bottiglio. "De mogelijkheden zijn eindeloos."
