ISTRAŽIVAČI RAZVILI AUTONOMNOG ROBOTA KOJI POMOĆU 3D PRINTA, ISPISUJE VLASTITO TIJELO S MOGUĆNOSTI PRILAGOĐAVANJA OBLIKA OVISNO O PARAMETRIMA OKOLINE – FiloBot
Znanstvenici iz Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia iz Italije i Sveučilišta u Montpellieru u Francuskoj razvili su autonomnog robota sličnog zmiji koji može neprestano isprintati vlastito tijelo kako bi postao duži.
Dok se glava robota okreće, on povlači PLA filament prema gore iz koluta smještenog na njegovoj bazi. Taj materijal potom izlazi kroz grijanu mlaznicu u njegovoj glavi, 3D printajući dodatne slojeve na cijevnom tijelu robota.
Nazvan FiloBot, ovaj novi robot crpi inspiraciju iz penjačkih biljaka poput loze i koristi senzore kako bi odredio smjer rasta. Na primjer, robot se može postaviti da 3D printa prema izvoru svjetlosti, osiguravajući da uvijek raste podalje od tla. Drugi vanjski podražaji, poput gravitacije i sjene, također se mogu koristiti za određivanje smjera rasta.
Znanstvenici vjeruju da ovaj robot za 3D printanje ima potencijal u primjenama poput operacija traganja i spašavanja, praćenja okoliša, istraživanja, interakcije s nestrukturiranim okolinama te autonomne izgradnje složene infrastrukture.
Rezultate istraživanja FiloBota znanstvenici su objavili u časopisu Science Robotics.
FiloBot: autonomni robot za samo-3D printanje
Temperatura, orijentacija i brzina kojom se FiloBot 3D printa nisu uniformni i stalno su pod utjecajem vanjskih faktora. Osim ekstrudera, konična glava robota sadrži svjetlosne senzore, giroskop i druge električne uređaje. Ti uređaji percipiraju gravitaciju te smjer plave, crvene i daleko-crvene svjetlosti, usmjeravajući proces 3D printanja kao odgovor na te podražaje. To omogućuje FiloBotu autonomno kretanje okolinom bez potrebe za unaprijed programiranim pokretima ili planiranjem puta.
Štoviše, FiloBot je dizajniran da locira i raste prema potpornim strukturama. Jednom kada se locira, robot se penje i prelazi preko tih potpornih struktura omatanjem ili uvijanjem oko njih. FiloBot također može prilagodljivo podešavati mehaničke karakteristike svog tijela u odgovoru na okolinu i zadatke. To omogućuje robotu učinkovitije upravljanje potrošnjom energije tijekom procesa 3D printanja.
Na primjer, dok raste na potpornoj strukturi poput debla drveta, FiloBot će automatski koristiti manje energije za ispisivanje lakšeg tijela. Međutim, kad naiđe na otvoreni prostor, robot će isprintati jače tijelo kako bi se održao dok visi u zraku. FiloBot također potiče brži rast prilikom uvijanja i kretanja duž potporne strukture.
Prema riječima istraživača, mehanizam rasta FiloBota nudi značajne prednosti u usporedbi s konvencionalnijim letjelicama, kotačima ili nožnim robotima. Rastući roboti mogu navigirati i iznad i ispod tla, te prodirati kroz guste tvari poput tla. Osim toga, tijelo slično stabljici FiloBota može manevrirati kroz različite vrste terena i nositi se s nepredvidivim preprekama. Problemi opskrbe energijom su zanemarivi jer je zmijoliki robot stalno povezan s izvorom energije.
“Implementacija značajki inspiriranih penjačkim biljkama omogućava robotu da minimizira troškove izgradnje u smislu energije i materijala te maksimizira jednostavnost za strategije osjetila i računanja”, objašnjavaju znanstvenici u svojem istraživačkom radu. “Naš dizajn omogućio je našem robotu inspiriranom penjačkom biljkom da izvodi autonomnu 3D navigaciju u stvarnim scenarijima.”
Ove prednosti čine FiloBota pogodnim za misije traganja i spašavanja, kao i druge primjene koje zahtijevaju da roboti navigiraju nepredvidljivim okruženjima. Emanuele Del Dottore, robotičar iz Talijanskog instituta za tehnologiju u Genovi i glavni autor studije, tvrdi da je spor prosječni tempo rasta robota od otprilike sedam milimetara u minuti prednost u takvim primjenama. Na primjer, to može spriječiti uznemiravanje ili daljnje oštećenje nestabilnih struktura tijekom 3D printanja.
“Dodavanjem autonomnim sustavima prenosivih tehnika aditivne proizvodnje spojenih s bioinspiriranim ponašanjem, budući roboti mogu navigirati kroz nestrukturirana i dinamična okruženja te čak biti sposobni za izgradnju infrastrukture”, dodaje Del Dottore.
3D printanje robota za izazovna okruženja
Često se koristi 3D ispisivanje za razvoj robota sposobnih za kretanje kroz izazovna okruženja. Prošle godine je objavljeno da je istraživač Markus Nemitz s Worcester Polytechnic Institute (WPI) dobio 599.815 dolara za razvoj nove klase jeftinih, 3D isprintanih mekanih robota optimiziranih za operacije traganja i spašavanja.
Financiran kao dio CAREER nagrade Nacionalne zaklade za znanost, Nemitzovo istraživanje usredotočuje se na razvoj malih i fleksibilnih robota s integriranim fluidnim krugovima koji se mogu brzo proizvoditi i prilagođavati specifičnim uvjetima nesreće. Ovi roboti mogu biti opremljeni senzorima poput mikrofona i kamera kako bi poboljšali sposobnosti spasilaca.
“Postoji ogroman potencijal u razvoju malih robota koji se brzo izrađuju od mekih, fleksibilnih materijala. Ti roboti mogu značajno pomoći u naporima spašavanja istražujući područja koja predstavljaju potencijalne opasnosti za ljude ili su inače nedostupna, uključujući ruševine od potresa, poplavljena područja, pa čak i lokacije nuklearnih nesreća”, objasnio je Nemitz.
Drugi primjer dolazi od proizvođača 3D printera za metal i ugljična vlakna, tvrtke Markforged, koja je prethodno surađivala na razvoju potpuno autonomnih 3D isprintanih robota sposobnih za kretanje podzemnim okruženjima tijekom istraživanja planeta.
Razvijeni kao dio Subterranean Challenge (DARPA) programa Američke agencije za napredna istraživanja obrambenih projekata, 3D printeri tvrtke Markforged koristili su se za brze iteracije i popravke robota tijekom natjecanja.
