February 17, 2017
École Polytechnique Fédérale de Lausanne
Para peneliti telah menemukan gaya berjalan lebih cepat dan lebih efisien, tidak pernah diamati di alam, robot berkaki enam berjalan di tanah datar. Bio-terinspirasi gaits - kurang efisien untuk robot - yang digunakan oleh serangga nyata karena mereka memiliki bantalan perekat berjalan dalam tiga dimensi. Hasil penelitian ini memberikan pendekatan baru untuk roboticists dan informasi baru untuk ahli biologi.
Ketika vertebrata menjalankan, kaki mereka menunjukkan kontak minimal dengan tanah. Tapi serangga yang berbeda. Makhluk berkaki enam menjalankan tercepat menggunakan berkaki tiga, atau "tripod" kiprah di mana mereka memiliki tiga kaki di tanah sepanjang waktu - dua di salah satu sisi tubuh mereka dan satu di sisi lain. Tripod kiprah telah lama terinspirasi insinyur yang merancang robot berkaki enam, tetapi apakah itu tentu cara tercepat dan paling efisien untuk bio-terinspirasi robot untuk bergerak di tanah?
Para peneliti di EPFL dan UNIL mengungkapkan bahwa sebenarnya ada cara yang lebih cepat untuk robot untuk locomote di tanah datar, asalkan mereka tidak memiliki bantalan perekat yang digunakan oleh serangga untuk memanjat dinding dan langit-langit. Hal ini menunjukkan desainer robot serangga yang terinspirasi harus membuat istirahat dengan paradigma tripod-kiprah dan bukan mempertimbangkan kemungkinan lain termasuk strategi gerak baru dilambangkan sebagai "bipod" kiprah. Temuan para peneliti 'diterbitkan di Nature Communications.
Para ilmuwan melakukan sejumlah simulasi komputer, tes pada robot dan percobaan pada Drosophila melanogaster - serangga yang paling sering dipelajari dalam biologi. "Kami ingin menentukan mengapa serangga menggunakan kiprah tripod dan mengidentifikasi apakah itu, memang, cara tercepat untuk hewan berkaki enam dan robot berjalan," kata Pavan Ramdya, co-lead dan penulis yang sesuai penelitian.
Untuk menguji berbagai kombinasi, para peneliti menggunakan algoritma evolusi seperti untuk mengoptimalkan kecepatan berjalan dari model serangga simulasi berdasarkan Drosophila. Langkah-demi-langkah, algoritma ini menyaring banyak gaits mungkin berbeda, menghilangkan lambat dan shortlisting tercepat.
Bantalan Perekat
Temuan memberi cahaya baru pada masalah bagi ahli biologi dan robotika insinyur sama. Para peneliti menemukan bahwa umum tripod kiprah serangga itu muncul ketika mereka dioptimalkan Model serangga mereka untuk memanjat permukaan vertikal dengan adhesi pada ujung kakinya. Sebaliknya, simulasi tanah-berjalan tanpa kerekatan kaki serangga 'mengungkapkan bahwa gaits bipod, di mana hanya dua kaki berada di tanah pada waktu tertentu, lebih cepat dan lebih efisien - meskipun di alam tidak ada serangga benar-benar berjalan dengan cara ini. "Temuan kami mendukung gagasan bahwa serangga menggunakan kiprah tripod paling efektif berjalan di permukaan dalam tiga dimensi, dan karena kaki mereka memiliki sifat perekat. Hal ini menegaskan hipotesis biologis lama," kata Ramdya. "Tanah robot karenanya membebaskan diri dari hanya menggunakan kiprah tripod."
Boots Polimer
Para peneliti kemudian membangun sebuah robot berkaki enam yang mampu mempekerjakan baik tripod atau kiprah bipod. Bipod kiprah itu lagi menunjukkan untuk menjadi lebih cepat, menguatkan hasil simulasi algoritma '.
Akhirnya, peneliti meneliti serangga nyata. Untuk melihat apakah adhesi kaki juga mungkin memainkan peran dalam koordinasi berjalan kaki dari lalat yang nyata, mereka menempatkan polimer tetes pada kaki lalat 'untuk menutupi cakar mereka dan bantalan perekat - seolah-olah lalat memakai sepatu - dan menyaksikan apa yang terjadi. Lalat dengan cepat mulai menggunakan bipod seperti koordinasi leg mirip dengan yang ditemukan dalam simulasi. "Hasil ini menunjukkan bahwa, tidak seperti kebanyakan robot, hewan dapat beradaptasi untuk menemukan cara-cara baru berjalan dalam keadaan baru," kata Robin Thandiackal, seorang co-penulis penelitian. "Ada dialog alami antara robotika dan biologi. Banyak desainer robot yang terinspirasi oleh alam dan biologi dapat menggunakan robot untuk lebih memahami perilaku spesies hewan Kami percaya bahwa pekerjaan kami merupakan kontribusi penting untuk mempelajari hewan dan penggerak robot. "