«Φυσικά» ρομπότ

Πριν από λίγα χρόνια ένα ανθρωπόμορφο ρομπότ το οποίο είχε την ικανότητα να κάνει άγαρμπες κινήσεις μιμούμενο αυτές του ανθρώπου ήταν η κυρίαρχη εικόνα η οποία μας ερχόταν στο μυαλό όταν αναφερόμασταν στη ρομποτική. Πλέον, αυτή η εικόνα τείνει να παρέλθει: οι επιστήμονες μελετώντας την κίνηση πολλών και διαφορετικών οργανισμών έχουν καταφέρει να την ενσωματώσουν σε ρομποτικές κατασκευές. Μαζί με την εκλέπτυνση των κινήσεων των ρομπότ, μεταβάλλεται και η αντίληψη που έχει ο άνθρωπος για αυτά: ήδη έχουν αναδυθεί επιστημονικά πεδία όπως αυτό της Κοινωνικής Ρομποτικής, το οποίο μελετά την εικόνα που έχει ο άνθρωπος για τα ρομπότ και την αλληλεπίδρασή του με αυτά. Σε αυτό το αφιέρωμα σας παρουσιάζουμε ρομπότ ικανά να εκτελούν επιδέξιες κινήσεις, οιωνοί ενός μέλλοντος όπου τα ρομπότ θα μιμούνται σε τέτοιον βαθμό της κινήσεις ζωντανών οργανισμών, που ίσως να δυσκολευόμαστε να αναγνωρίσουμε ότι δεν πρόκειται για έμβιο οργανισμό.

PigeonBot

Από τότε που ο άνθρωπος κατάφερε να πετάξει παρατεταμένα πάνω από το έδαφος, δεν σταμάτησε να αναζητεί λύσεις για να καταστήσει την πτήση πιο αποδοτική και ασφαλή. Και φυσικά, ένας από τους αποδοτικότερους τρόπους για να πάρει ιδέες ήταν η μελέτη της ανατομίας των πτηνών. Η πτέρυγα ενός πουλιού έχει δεκάδες φτερά, των οποίων η συντονισμένη κίνηση προσφέρει στο πτηνό μια εξαιρετική ευελιξία. Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες δεν είχαν καταφέρει να μιμηθούν αυτή τη λεπτή κίνηση – όλα τα τεχνητά πτερύγια, όσο και αεροδυναμικά να είναι, παραμένουν μονοκόμματα και καθόλου πρόσφορα για εκλεπτυσμένες κινήσεις. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ μελέτησαν την κίνηση των φτερών περιστεριών χρησιμοποιώντας ως σημείο αναφοράς δύο σημεία άρθρωσης των φτερών – και αφού χαρτογράφησαν την κίνηση, κατασκεύασαν το «PigeonBot», ένα ιπτάμενο ρομπότ το οποίο διαθέτει πτερύγια τα οποία δεν έχουν σχεδόν τίποτα να ζηλέψουν από αυτά των περιστεριών. Το ρομπότ αυτό έχει την ικανότητα να απλώνει και να διπλώνει τα πτερύγιά του κατά τη διάρκεια της πτήσης, ικανότητα η οποία του επιτρέπει να εκτελεί ευέλικτες κινήσεις. Μάλιστα, στο πλαίσιο της έρευνας με σκοπό την κατασκευή τού εν λόγω ιπτάμενου ρομπότ, τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στην επιστημονική δημοσίευση «Science Robotics», οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα περιστέρια ενδέχεται να χρησιμοποιούν συγκεκριμένες αρθρώσεις για να ελέγξουν την κίνηση των φτερών, γνώση η οποία μέχρι σήμερα δεν ήταν γνωστή. Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα συγκεκριμένα φτερά μπορούν να αποτελέσουν έμπνευση για νέας γενιάς φτερά στα αεροπλάνα ή στα μη επανδρωμένα αεροπλάνα (drones), των οποίων η ευελιξία θα καταστήσει την πτήση πιο ευέλικτη και τα μη επανδρωμένα αεροπλάνα ικανότερα να αποφεύγουν συγκρούσεις.

Ο σαλταδόρος

 

Μπορεί αυτό το συμπαθητικό ρομποτάκι να δείχνει ανίσχυρο όμως, όπως υποδηλώνει και το όνομά του, μπορεί να γίνει πολύ «άτακτο» χοροπηδώντας και φτάνοντας σε απόσταση από το έδαφος όσο τέσσερις φορές το ύψος του. Οι μηχανικοί «τένοντες» του μικρού αυτού ρομπότ μιμούνται αυτούς των Γαλάγος, ημιπιθήκων που ενδημούν στην Αφρική και των οποίων η ανατομία τόσο των τενόντων όσο και των μυών τούς επιτρέπει να κάνουν πολλαπλά πηδήματα καθώς μετακινούνται. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο «Salto» μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αποστολές οι οποίες απαιτούν πρόσβαση σε στενά περάσματα, όπως στην περίπτωση αναζήτησης ανθρώπων κάτω από συντρίμμια ή εξερεύνησης σε βραχώδεις περιοχές. Παρ’ όλο που ο «Salto» κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 2016 από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μπέρκλεϊ, οι βελτιώσεις στις κινήσεις του ρομπότ συνεχίζονται, με την τελευταία έκδοση να παρουσιάζεται μόλις πριν από λίγους μήνες. Η συγκεκριμένη έκδοση είναι και η πιο εξελιγμένη, οι τεχνικές προδιαγραφές της οποίας επιτρέπουν στο μικρό ρομπότ να χοροπηδάει για σχεδόν δέκα λεπτά με ικανοποιητική σταθερότητα ακόμη και σε ελαφρώς ανώμαλα εδάφη. Ωστόσο, μένουν αρκετά να γίνουν: το συμπαθητικό ρομποτάκι δεν έχει επαρκή αντίληψη του χώρου ώστε να μπορεί να χοροπηδάει σε μη συνηθισμένες επιφάνειες, όπως παραδείγματος χάριν σε σκάλες, ούτε να αποφεύγει εμπόδια τα οποία βρίσκει στον δρόμο του.

Κορμί φιδίσιο

Ανάμεσα στη λίστα με τα ρομπότ με τις πιο επιδέξιες κινήσεις δεν θα μπορούσε φυσικά να λείπει το ρομπότ το οποίο μιμείται την κίνηση του φιδιού. Οχι επειδή το φίδι είναι ιδιαίτερα επιδέξιο στις κινήσεις του, αλλά επειδή παραμένει μια πρόκληση για τον άνθρωπο να κατασκευάσει ένα ρομπότ του οποίου το σώμα να είναι εξίσου μαλακό και ευλύγιστο με αυτό ενός φιδιού. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ηλεκτροεπικοινωνιών στο Τσόφου της Ιαπωνίας παρουσίασαν πριν από λίγους μήνες ένα ρομπότ το οποίο χάριν στα διάκενα τα οποία υπάρχουν μεταξύ των τεχνητών τμημάτων του σώματός του, μπορεί να συρθεί μέχρι και σε κάθετες επιφάνειες χωρίς να αποκολληθεί από αυτές. Μια ιδιαίτερα απαιτητική δοκιμασία στην οποία υποβάλλεται η πλειονότητα των ρομπότ είναι το σκαρφάλωμα μιας σκάλας. Το ρομπότ-φίδι έδειξε ενθαρρυντικά αποτελέσματα σε αυτού του είδους τη δοκιμή, αφού κατάφερε να ανέβει τις σκάλες, με το σώμα του να «μοιράζεται» στα σκαλοπάτια διατηρώντας στο πέρασμά του στενή επαφή με την επιφάνειά τους, όπως ακριβώς θα έκανε ένα ερπετό. Μάλιστα, οι ερευνητές έχουν τη δυνατότητα να προσαρμόσουν στο «κεφάλι» του ηλεκτρονικού φιδιού δαγκάνες οι οποίες μπορούν να μεταφέρουν αντικείμενα, ικανότητα η οποία είναι πολύτιμη για περιπτώσεις όπου υπάρχει η ανάγκη μεταφοράς υλικών μέσω πολύ στενών περασμάτων.

Ηρεμη δύναμη

Ενα από τα εντυπωσιακότερα ρομπότ από άποψη κινησιολογίας είναι το «Mini cheetah», ένα ρομπότ του οποίου το σώμα έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με τον σωματότυπο του γατόπαρδου. Τον περασμένο Νοέμβριο ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης έκαναν μια επίδειξη των τελευταίων δυνατοτήτων του τεχνητού αυτού γατόπαρδου, κατά την οποία τα ρομπότ κατάφεραν να παίξουν μέχρι και… ποδόσφαιρο – υποτυπωδώς μεν, αλλά κάνοντας κινήσεις οι οποίες είναι ήδη εντυπωσιακές για ένα ρομπότ. Το σώμα τους είναι ευλύγιστο σε τέτοιον βαθμό ώστε ακόμη κι όταν συγκρουστούν με ένα εμπόδιο έχουν την ικανότητα να επανέρχονται σε τετράποδη στάση. Το βάρος τους είναι μόνο δέκα κιλά, κάτι το οποίο αφήνει το περιθώριο για πολύ ευέλικτες κινήσεις, όπως το να κάνει… κωλοτούμπα 360 μοιρών, με το σώμα του να επανέρχεται έπειτα στην αρχική του θέση. Ενα από τα βασικά πλεονεκτήματα του συγκεκριμένου ρομπότ είναι ότι ακόμη κι αν κάποια εξαρτήματα φθαρούν κατά τη λειτουργία του, μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν, αφού αυτά κουμπώνουν μεταξύ τους σαν τουβλάκια λέγκο. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει σε τέτοιον βαθμό το εν λόγω ρομπότ, ώστε δοκιμάζουν λογισμικά τεχνητής νοημοσύνης τα οποία θα δώσουν τη δυνατότητα στους τεχνητούς γατόπαρδους να προσανατολιστούν με ευκολία στον χώρο αλλά και να κάνουν «έξυπνες» κινήσεις, όπως να αποφεύγουν εμπόδια τα οποία συναντούν στον δρόμο τους.

Τελειοποιώντας τις μανούβρες

Το κολιμπρί είναι ένα από τα εντυπωσιακότερα πουλιά, τόσο λόγω των φανταχτερών χρωμάτων του τα οποία του δίνουν μια εξωτική εμφάνιση όσο και λόγω των κινήσεών του. Μια εντυπωσιακή ικανότητα του κολιμπρί είναι ότι μπορεί να αρπάζει την τροφή του παραμένοντας στον αέρα, χωρίς να προσγειωθεί σε παρακείμενη επιφάνεια: κάνοντας επιδέξιες μανούβρες, μπορεί να κινηθεί δεξιά-αριστερά, προς τα πίσω, ή να κάνει στροφή 180 μοιρών γύρω από έναν νοητό άξονα μέχρι να προσεγγίσει με ακρίβεια τον στόχο του και να αρπάξει την τροφή. Η ικανότητα αυτή του πτηνού προσέλκυσε το ενδιαφέρον των ερευνητών, οι οποίοι επιχείρησαν να κατασκευάσουν ένα ρομπότ το οποίο να εκτελεί με την ίδια επιδεξιότητα μανούβρες. Και καθώς φαίνεται, τα κατάφεραν. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Περντιού στην Ιντιάνα των ΗΠΑ κατασκεύασαν ένα ρομπότ-κολιμπρί μόλις δώδεκα γραμμαρίων, το οποίο μπορεί να κάνει ανάλογες κινήσεις υποστηριζόμενο από το τίναγμα των φτερών του το οποίο μιμείται αυτό του κολιμπρί. Αυτές οι κινήσεις εκτελούνται με ακρίβεια χάριν σε ένα λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης το οποίο είναι ενσωματωμένο στο τεχνητό πτηνό και το οποίο του επιτρέπει να μαθαίνει ανάλογα με το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται τους ελιγμούς τους οποίους πρέπει να εκτελέσει ώστε να προσεγγίσει τον στόχο του. Το εν λόγω ρομπότ βρίσκεται ακόμη σε φάση ανάπτυξης, ενώ στόχος των ερευνητών είναι να μπορεί να σηκώνει βάρη, ικανότητα η οποία, συνδυασμένη με την ακρίβεια κινήσεων, ενδέχεται να αποδειχθεί πολύτιμη για ιπτάμενες συσκευές οι οποίες θα κινούνται με ακρίβεια στον ιστό της πόλης μεταφέροντας φορτία.

«Αρχαίο» ρομπότ

Τα ρομπότ μπορούν να αποδειχθούν πολύτιμο εργαλείο στα χέρια των ερευνητών ώστε να μελετήσουν το… παρελθόν. Ο λόγος για το OroBOT, ένα ρομπότ-κροκόδειλο το οποίο κατασκευάστηκε από επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Χούμπλοτ στο Βερολίνο με σκοπό να διερευνήσουν τον τρόπο με τον οποίο κινούνταν ερπετά του γένους Orobate, ένας αντιπροσωπευτικός σκελετός του οποίου βρέθηκε το 2004 και ο οποίος εκτιμάται ότι ανήκει σε ένα ερπετό το οποίο έζησε κατά την Πέρμια Περίοδο, δηλαδή τουλάχιστον 248 εκατομμύρια χρόνια πριν. Οπως εκτιμούν οι επιστήμονες, τα ζώα αυτά είναι πρόγονοι των σύγχρονων πτηνών, θηλαστικών και ερπετών, ως εκ τούτου το ερευνητικό ενδιαφέρον είναι μεγάλο. Τρία χρόνια μετά την ανακάλυψη του σκελετού ερευνητές βρήκαν απολιθωμένα ίχνη τα οποία εκτιμούν ότι ανήκουν σε άτομο του γένους αυτού. Αξιοποιώντας τα απολιθώματα αυτά αλλά και τον σκελετό, οι ερευνητές κατασκεύασαν υπολογιστικά μοντέλα τα οποία τους βοηθούν να διερευνήσουν τα διαφορετικά ενδεχόμενα κίνησης του ζώου. Ωστόσο, θέλοντας να κατανοήσουν με ποιον τρόπο αντιδρούν τα μοντέλα αυτά σε φυσικές συνθήκες, δημιούργησαν το ρομπότ στου οποίου την κίνηση αποτυπώνεται η εικόνα της επιστημονικής κοινότητας σχετικά με το βάδισμα των εν λόγω ζώων και τον τρόπο με τον οποίο αυτά λύγιζαν το σώμα τους. Με το μοντέλο αυτό οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι θα αναπαραστήσουν με ακρίβεια τις κινήσεις εξαφανισμένων ειδών ώστε να κατανοήσουν καλύτερα τις αλληλεπιδράσεις τους με άλλα ζώα, αλλά και με το περιβάλλον.

 

RoboFly, για όλες τις επιφάνειες

 

Ενα μικροσκοπικό ρομποτάκι το οποίο μπορεί να πετάει, να κινείται σε υδάτινο περιβάλλον και να περπατάει στο έδαφος – αυτό είναι το RoboFly, ένα ρομπότ το οποίο είχε παρουσιαστεί το 2018, έπειτα όμως από προσαρμογές, οι οποίες ανακοινώθηκαν πρόσφατα από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, μετατράπηκε σε κάτι παραπάνω από μια ιπτάμενη τεχνητή μέλισσα. Το μικρό αυτό ρομπότ βάρους μόλις 74 γραμμαρίων μπορεί να μεταφέρεται με άνεση από την επιφάνεια ενός υγρού στον αέρα καθώς και να προσγειώνεται χωρίς φθορές στο έδαφος. Η ιδιότητα αυτή το καθιστά ιδιαίτερα ικανό να ανταποκρίνεται σε διάφορες συνθήκες του περιβάλλοντος, κάτι το οποίο μπορεί να αξιοποιηθεί σε αποστολές διάσωσης ή σε εξερευνήσεις όπου το υγρό στοιχείο εναλλάσσεται με το στερεό. Οπως και η προηγούμενη έκδοση του ρομπότ, έτσι και αυτό μπορεί να προμηθεύεται ενέργεια ασύρματα από μια πηγή λέιζερ, ενώ στόχος των ερευνητών είναι να κάνουν τις απαραίτητες προσαρμογές ώστε αυτό να μπορεί να φορτίζει και από άλλες πηγές ενέργειας, όπως το ασύρματο δίκτυο ή ακόμη και το φως μιας λάμπας.

Φυτό επιστημονικής φαντασίας

Ενα ξεχωριστό είδος ρομπότ είναι αυτά τα οποία θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν με τον, μέχρι πρότινος, όρο της επιστημονικής φαντασίας «σάιμποργκ» (cyborg): ένας τεχνητός οργανισμός ο οποίος συνδυάζει τις φυσικές λειτουργίες ενός φυσικού οργανισμού με αυτοματοποιημένες λειτουργίες τις οποίες συναντούμε συνήθως σε ένα ρομπότ. Ενα παράδειγμα τέτοιας τεχνολογίας είναι τα ρομποτικά φυτά, φυτά δηλαδή τα οποία μεγαλώνουν με φυσικό τρόπο, πλην όμως η κίνησή τους μπορεί να ρυθμιστεί σε μεγάλο βαθμό με τη χρήση αλγορίθμων. Ερευνητές από το Τεχνολογικό Ιδρυμα Μασαχουσέτης μετέτρεψαν διάφορα είδη φυτών σε σάιμποργκ, εμφυτεύοντας στον βλαστό τους ηλεκτρόδια τα οποία επιτρέπουν τον έλεγχο της κίνησης του φυτού από τον υπολογιστή αλλά και αισθητήρες οι οποίοι μπορούν να δεχθούν διάφορα ερεθίσματα από το περιβάλλον και να στέλνουν ειδοποιήσεις μέσω ενός υπολογιστή. Οι προσαρμογές αυτές σε έναν οργανισμό όπως το φυτό γίνεται στο πλαίσιο της προσπάθειας των ερευνητών να δοκιμάσουν τη συνδεσιμότητα των ηλεκτρονικών συσκευών με το φυσικό περιβάλλον, καθώς και να αξιοποιήσουν την ευαισθησία των φυτών να ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα του περιβάλλοντος.

tovima.gr