Életet leheltek a halott tárgyakba

A robotbőrrel élettelen tárgyak mozgathatók

A robotbőr, ez a szinte bármire ráhúzható, sokrétűen mozgatható eszköz robottá varázsolja mindennapi tárgyainkat, vagy akár a testünket.

A robotokról legtöbbünknek még mindig merev, nehéz, és egyetlen jól körülírt feladat mechanikus végrehajtására tervezett berendezések jutnak az eszünkbe. A Yale Egyetem kutatói által kifejlesztett „robotbőr” a feje tetejére állítja ezt az ósdi elképzelést: lehetővé teszi a felhasználóknak, hogy élővé alakítsák az élettelent, és robottá varázsolják mindennapi eszközeiket.

A robotbőr megálmodója Rebecca Kramer-Bottiglio, a Yale mérnöke és anyagtudósa.

Célja egy olyan technológia létrehozása volt, amelynek révén a felhasználó saját maga tervezheti robotikai rendszerét.

Az elképzelés kifejezetten az volt, hogy a lehetséges alkalmazások köre minél szélesebb legyen, ezért a robotbőrt nem egy konkrét feladatra gondolva alakították ki. Kramer-Bottiglio szerint a robotbőr segítségével létrehozott robotikai rendszerek a kereső-mentő feladatoktól kezdve a testen viselhető technológiákig bármire alkalmasak lehetnek. A csoport munkájának eredményét a Science Robotics című folyóiratban tette közzé.

A robotbőrrel élettelen tárgyak mozgathatók Forrás: Yale University

A robotbőr a felszíni rugalmas bevonat alatt érzékelőket és mozgató elemeket – ún. aktuátorokat – tartalmaz, amelyeket Kramer-Bottiglio laboratóriumában dolgoztak ki. A mozgásért részint pneumatikus elemek, részint emlékező fémötvözetből készült csavart alakú lemezek felelősek, melyek az erőhatás megszűnése után eredeti alakjukra ugranak vissza.

Alakítható testre – például egy puha állatfigurára vagy egy habműanyag csőre – ráhúzva a robotbőr mintegy külső izomzatként működve életre kelti a tárgyat. Az ily módon, akár rögtönözve kialakított robotok a legkülönbözőbb feladatokat láthatják el attól függően, hogy milyen tárgy viseli a bőrt, és miként lett arra ráapplikálva.

„Megtehetjük, hogy ráhúzzuk a robotbőr-elemeket az egyik tárgyra, és végeztetünk vele egyféle feladatot – például helyváltoztató mozgást –, majd ugyanazt a robotbőrt levesszük és áttesszük egy másik tárgyra, ahol egy másik feladatot fog ellátni – teszem azt, megfog és elmozdít egy tárgyat. Aztán innen is levehetjük, és ráhúzhatjuk az ingünkre, ahol az hordható eszközként fog működni” – érzékelteti a technológiában rejlő óriási alkalmazkodóképességet Kramer-Bottiglio.

A legtöbb robotot még ma is valamilyen jól meghatározott feladatra építik. A robotbőr ezzel szemben lehetővé teszi, hogy a felhasználók akár a pillanat hevében rögtönözve többfunkciós robotokat hozzanak létre. Ez azt jelenti, hogy a robotbőr olyan helyzetekben is használható lehet, amelyek a tervezőnek meg sem fordultak a fejében – hangsúlyozza a kutatónő.

Egynél több robotbőrt alkalmazva ráadásul egészen összetett mozgásformák is kivitelezhetők. Ha a bőrt egy felületre több rétegben applikálják, felváltva vagy akár egyszerre is több különböző mozgást valósíthatnak meg vele. Az eltérő mozgásformák kombinációjával elérhető lehet például, hogy az irányított tárgyat egyszerre összenyomják és meghajlítsák.

A robotbőr képességeinek bemutatására a kutatók jó pár prototípust építettek. Ezek között akad féregmozgást végző habműanyag cső, egy rossz testtartást korrigáló, ingszerűen viselhető berendezés, valamint egy fogókarral ellátott eszköz, amely képes tárgyak megragadására és mozgatására.

Kramer-Bottiglio elmesélte: az újfajta eszköz ötlete akkor született, amikor a NASA pár évvel ezelőtt pályázatot írt ki puha robotikai rendszerek tervezésére. A puha robotika – „soft robotics” – a robotika olyan ága, amely a hagyományos robotokkal szemben az élőlényekre jobban hasonlító megoldásokat keres.

A robotbőr segíthet a helyes testtartás kialakításában is Forrás: Yale University

„Egy tipikus robotkar például statikus, szilárd, és a környezetével csak az előírt módon tud kölcsönhatni. Mi, a Föld valamennyi természetes élőlényével egyetemben, másképp működünk – magyarázta David Howard, az ausztrál CSIRO kutatóintézet robotikai szakértője. – Mi sokkal simulékonyabbak vagyunk: úgy tudunk érintkezni és kölcsönhatni a környezetünkkel, hogy azt csak minimálisan befolyásoljuk.”

A puha robotok rugalmasak, összenyomhatók, könnyen deformálhatók, ezért jobban tudnak alkalmazkodni a terepviszonyokhoz – például jobban beférkőznek egy szűk helyre, vagy kisebb ívben bevesznek egy éles kanyart.

A robotbőr-technológiát Kramer-Bottiglio és munkatársai végül a NASA-val együttműködve fejlesztették ki, mivel az űrkutatási hivatal is felismerte a benne megbúvó lehetőségeket. Többfunkciós és újrahasznosítható volta a robotbőrt páratlanul hasznos eszközzé teheti az űrhajósok kezében, hiszen ugyanazzal az újrakonfigurálható anyaggal a feladatok széles skáláját tudják elvégeztetni. Ugyanaz a bőr, amely egyik nap egy csőre húzva robotkarként funkcionál, a következő küldetésen egy rugalmas, a göröngyös talajon is biztonsággal közlekedő Mars-terepjáró lelkét képezheti. A robotbőr segítségével a léggömbtől kezdve az összegyűrt papírból formált golyón át szinte tényleg bármiből értelmes, funkcióval rendelkező robotot varázsolhatnak a felhasználók.

Egy ponton feltettem magamnak a kérdést: mi lenne, ha azon kívül, hogy igyekszünk csökkenteni az űrbéli alkalmazásra szánt robotok súlyát és méretét, megpróbálnánk a szükséges robotok számát is lefaragni?

– meséli Kramer-Bottiglio. – A tervezés közben a sok fontos szempont közül az egyik, ami az eszemben járt, a multifunkcionalitás volt. Ez különösen a mélyűrben végrehajtott felfedezések során elengedhetetlen, ahol a körülmények megjósolhatatlanok; ahol a kérdés az, hogy miként készüljünk fel az ismeretlen ismeretlenekre.”

A National Science Foundation, az USA nemzeti tudományos támogatási alapja a közelmúltban ítélt meg 2 milló dollárt az eszköz tökéletesítésére. A laboratórium a következőkben a robotbőr praktikusabbá tételén és az alkatrészek 3D nyomtatásának lehetőségén fog dolgozni.