The Search Serpent: The Next Wave In Robotics

{h1}

Onderzoekers hebben een robotslang ontworpen die in staat is om uniek zijn omgeving te doorlopen

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Hoe ontwerp je een robot die in drie dimensies manoeuvreert en op allerlei terrein navigeert? Dat zijn de belangrijkste uitdagingen die Howie Choset, op de Carnegie Mellon University, probeert aan te pakken.

De meeste moderne robots voeren functies uit vanaf een vaste of mobiele basis. Mobiele basen breiden het bereik van een robot verder uit dan een vaste basis, maar de meeste huidige robotontwerpen slagen er niet in een robot door een driedimensionaal landschap te laten manoeuvreren.

Om een ​​robot door verschillende terreinen te laten navigeren, zou hij idealiter een sensor of laser gebruiken om een ​​topografische kaart van de ruimte te maken om zijn pad te plannen, terwijl we onze ogen en andere zintuigen gebruiken om te navigeren. Het zou ook interne vrijheidsgraden bezitten om een ​​aantal verschillende gangen te laten overstijgen op zijn weg. Een slangenrobot heeft talloze vrijheidsgraden, die moeten worden gecoördineerd voordat de robot kan bewegen.

Choset werkte mee aan een subsidie ​​van de National Science Foundation (NSF) met Annette 'Peko' Hossoi van MIT om een ​​robot te ontwerpen die niet alleen begrijpt hoe hij zijn weg door elk type terrein in kaart moet brengen, maar ook veel bewegingsvrijheid heeft. Choset is van mening dat een beter begrip van voortbeweging van vitaal belang is voor mechanismen om op uitdagende terreinen te opereren.

Chosets eerdere NSF CAREER Award 1997, op sensorgebaseerde kaartopbouw voor sterk gearticuleerde robots, vormde het raamwerk voor zijn huidige onderzoek. Op basis van sensoren kan een robot een onbekende omgeving betreden en een kaart bouwen om de locatie te bepalen. Het onderzoek omvatte het gebruik van ultrasone sensoren om een ​​pad tussen twee punten te plannen, zodat de robot ongehinderd kon verkennen.

"Het was een opstap naar een reeks andere problemen die we uiteindelijk aan de orde hebben gesteld, waardoor we bij de slangenrobot konden komen die we vandaag hebben," zei Choset.

Choset werd voor het eerst blootgesteld aan slangenrobottechnologieën - en hun toepassingen voor minimaal invasieve chirurgie en opsporing en redding - als een afgestudeerde student bij Caltech. Zijn adviseur Joel Burdick en zijn collega-afgestudeerde student Greg Chirikjian zijn een onderzoeksprogramma gestart over slangenrobots. Toen hij bij Caltech was, leverde Choset bijdragen aan het veld en toen hij faculteitslid werd bij Carnegie Mellon, bracht hij het onderzoeksprogramma met zich mee.

De huidige slangenrobot van Choset is zeer manoeuvreerbaar, flexibel en kan een verscheidenheid aan bewegingen gebruiken om vooruit te komen. Dankzij deze eigenschappen kan de robot zich verplaatsen in complexe omgevingen die vol obstakels en puin liggen. De slangrobots kunnen ook draad door dicht opeengepakte ruimtes en moeilijke locaties die mensen en conventionele machines niet kunnen.

Naast de variëteit aan locomotieven heeft Choset sensoren, een camera en een lamp toegevoegd, zodat de robotslang onder verschillende omstandigheden kan functioneren.

"Het soort zoek- en reddingsacties waar ik in geïnteresseerd ben, is in besloten ruimtes, zoals een ingestort gebouw of de mijne.Ik hoop dat mijn robots op een dag in staat zullen zijn die gebieden te doorkruisen en mijn robot zou een hulpmiddel zijn dat reddingswerkers zouden helpen draag met ze mee, "zei Choset.

Choset heeft een ander type slangrobot ontwikkeld voor minimaal invasieve hartchirurgie, ook bekend als een CardioArm. Het belangrijkste doel is om het beschadigde weefsel op te zoeken en te verwijderen.

Choset heeft een ander type slangrobot ontwikkeld voor minimaal invasieve hartchirurgie, ook bekend als een CardioArm. Het belangrijkste doel is om het beschadigde weefsel op te zoeken en te verwijderen.

Credit: Howie Choset, Carnegie Mellon University

Afgezien van de toepassing van zoek- en reddingsacties, heeft Choset een ander type slangrobot ontwikkeld voor minimaal invasieve hartchirurgie, ook bekend als een CardioArm. Het heeft een diameter van 4 inch (11 milimeter) en heeft een heel ander mechanisme dan de locomotief-slangenrobot die is ontwikkeld voor zoeken en redden.

CardioArm wordt bestuurd met een computer en joystick en tijdens een hartoperatie komt het binnen via een enkel punt in de borstkas en wikkelt zich rond het hart totdat het het probleemgebied bereikt. Het belangrijkste doel is om beschadigd weefsel op te sporen en te verwijderen, en omdat het zowel flexibel als rigide is, kan het uiterst effectief zijn voor dit type procedure.

"Dus wat we deden was een epicardiale kartering van het hart," zei Choset. "Het hielp de patiënt omdat de patiënt haar borst niet open liet kraken." De operatie die ze afgelopen februari had, als ze het op de conventionele manier zou doen, zou ze nog steeds herstellen van de verwoesting dat haar borst opengebarsten was., ze ging de volgende dag naar huis. "

Wat de operatie ook uniek maakte, was dat een cardioloog de procedure uitvoerde. In het verleden zouden alleen chirurgen dat soort procedure hebben gedaan, maar de chirurgische slangrobot stond iemand toe met minder training en minder middelen om de epicardiale mapping met succes te voltooien.

Naast het vertrouwen op sensoren om door de ruimte te navigeren, moet een robot zich vrij bewegen door uitdagend terrein. Choset en zijn onderzoeksgroep ontwikkelen een verscheidenheid aan gangen om de slangenrobot in staat te stellen elk obstakel te overwinnen.

"Een van de grootste bijdragen die mijn onderzoeksgroep heeft geleverd, was het definiëren van gangen," zei Choset. "Een gang is een beetje een bewegingscontroller - wanneer een paard draaft, bewegen de enkels, knieën en heupen een soort beweging die het voortstuwt. Met een bepaalde snelheid, wanneer het galoppeert, heeft het nog steeds een interne beweging en de interne beweging. beweging die het ondergaat is compleet anders voor een andere toepassing zoals vooruitgaan en over obstakels springen. "

Choset heeft sensoren, een camera en een lamp toegevoegd, zodat de robotslang voor een aantal verschillende omstandigheden kan functioneren. Een van de belangrijkste functies zal zijn om te dienen als een hulpmiddel voor zoeken en redden.

Choset heeft sensoren, een camera en een lamp toegevoegd, zodat de robotslang voor een aantal verschillende omstandigheden kan functioneren. Een van de belangrijkste functies zal zijn om te dienen als een hulpmiddel voor zoeken en redden.

Credit: Howie Choset, Carnegie Mellon University

Slangrobots verschillen van conventionele robots omdat ze bewegen zonder de hulp van een vaste basis. In wezen zijn ze afhankelijk van een bewegend loopvlak of huid, of hun interne vorm verandert om ze voort te stuwen. Chosets slangenrobot vertrouwt uitsluitend op interne vormveranderingen om te bewegen. Het zijn de interne bewegingen en gezamenlijke hoeken die de onderzoeksgroep van Choset in staat hebben gesteld een aantal verschillende gangen te ontwikkelen.

Choset en zijn collega's kozen ervoor om verschillende biologische slanggangen voor hun robot aan te passen, zodat het een verscheidenheid aan verschillende omgevingen aankan. De hoofdgang laat de slang vooruit gaan in een lineaire progressie, maar die gang kan ook obstakels beklimmen. Sidewinding is een biologische gang waarbij de slangenrobot zijwaarts beweegt en een bredere voetafdruk heeft, waardoor de slang over grote obstakels kan bewegen. Ten slotte is de meest voorkomende vorm van voortbeweging bij slangen zijwaartse golving, die Choset en zijn collega's leenden zodat een aquatische versie van de robot kon zwemmen.

"Mijn robot kan in een vloot zwemmen, een hek doorbreken, een vlaggenmast beklimmen, door gras kruipen, bovenop struiken rijden, er is een heleboel dingen die het kan doen." zei Choset.

Choset ontving onlangs een extra NSF-subsidie ​​om een ​​project te ontwikkelen voor robotachtige verkenning in de archeologische sites Mersa / Wadi Gawasis in Hurghada, Egypte. Dit impliceert een langdurige samenwerking met Kathryn Bard van de universiteit van Boston en Mohamed Abd El-Maguid, scheepsarcheoloog bij de Egyptische Hoge Raad van Antiquiteiten, die robots zullen gebruiken om gebieden van archeologisch belang te inspecteren die te gevaarlijk zijn voor mensen om binnen te komen. Veel van de door mensen gemaakte grotten die de archeologen wilden verkennen, werden gebruikt om stukken oude schepen op te slaan, die van historische betekenis kunnen zijn.

Choset en zijn collega's zullen de archeologen helpen door de slangrobot de grotten in te sturen om artefacten te identificeren en op te halen. De slangrobots zullen worden gebruikt als hulpmiddelen, die archeologen zullen gebruiken om niet alleen fragiele historische locaties te verkennen, maar ook om verstoring te minimaliseren.

Terwijl de robots de sites verkennen, zullen ze een kaart maken, die een driedimensionaal beeld van de locatie oplevert. De kaart stelt archeologen en het grote publiek in staat virtueel een locatie van groot nationaal belang te bezoeken en potentieel robotica te openen voor een nieuwe toepassing.

Opmerking van de uitgever: Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation (NSF), het federale agentschap belast met het financieren van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie de Achter de schermen archief.


Video Supplement: ROBO ALIVE I Real-life Robotic Pet Snake & Lizard I TV Commercial I New Toys.




Onderzoek


Waarom We Niet Kunnen Stoppen Zigzag Te Zien In Deze Freaky Optical Illusion
Waarom We Niet Kunnen Stoppen Zigzag Te Zien In Deze Freaky Optical Illusion

Atheïsme & Geloof In God: Landen Krijgen Gerangschikt
Atheïsme & Geloof In God: Landen Krijgen Gerangschikt

Science Nieuws


Virtual Behavior Labs Ontdekken Wat Gamers Willen
Virtual Behavior Labs Ontdekken Wat Gamers Willen

Humanoid Robot Atlas Kan Nu Parkour Doen En Dat Is Helemaal Niet Angstaanjagend
Humanoid Robot Atlas Kan Nu Parkour Doen En Dat Is Helemaal Niet Angstaanjagend

Rats! Dieet Van Paaseilanders Onthuld
Rats! Dieet Van Paaseilanders Onthuld

Steentijd Kannibalen Gegraveerde Tekens Op Menselijke Botten
Steentijd Kannibalen Gegraveerde Tekens Op Menselijke Botten

'Kangaroo Care' Kan Blijvende Voordelen Hebben Voor Menselijke Baby'S
'Kangaroo Care' Kan Blijvende Voordelen Hebben Voor Menselijke Baby'S


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com