Merancang robot khusus dalam hitungan menit

Merancang robot yang terinspirasi kertas origami

sumber :Massachusetts Institute of Technology, CSAIL

This is a full robot set.

Bahkan saat robot menjadi semakin umum di berbagai belahan dunia kita, mereka tetap sangat sulit untuk dibuat. Dari perancangan dan pemodelan hingga fabrikasi dan pengujian, prosesnya lambat dan mahal: bahkan satu perubahan kecil bisa berarti hari atau minggu memikirkan kembali dan merevisi perangkat keras penting.

Tapi bagaimana jika ada cara untuk membiarkan desainer non-robot merancang desain robot yang berbeda - dalam satu duduk?

Peneliti dari MIT's Computer Science dan Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) semakin dekat untuk melakukan hal itu. Dalam sebuah makalah baru, mereka menyajikan sebuah sistem yang disebut "Interactive Robogami" yang memungkinkan Anda merancang robot dalam hitungan menit, lalu mencetak 3D dan merakitnya hanya dalam empat jam.

Salah satu fitur utama dari sistem ini adalah memungkinkan perancang menentukan pergerakan robot ("kiprah") dan bentuk ("geometri"), kemampuan yang sering kali dipisahkan dalam sistem perancangan.

"Merancang robot biasanya membutuhkan keahlian yang hanya dimiliki oleh insinyur mekanik dan robot," kata mahasiswa PhD dan penulis utama Adriana Schulz. "Yang mengasyikkan di sini adalah kami menciptakan alat yang memungkinkan pengguna biasa merancang robot mereka sendiri dengan memberi mereka pengetahuan ahli ini."

Makalah ini, yang diterbitkan dalam terbitan International Journal of Robotics Research, dipimpin oleh lulusan PhD Cynthia Sung bersama profesor MIT Wojciech Matusik dan Daniela Rus.

Rekan penulis lainnya termasuk mahasiswa PhD Andrew Spielberg, mantan siswa master Wei Zhao, mantan sarjana Robin Cheng, dan profesor Universitas Columbia Eitan Grinspun. (Sung sekarang menjadi asisten profesor di University of Pennsylvania.)

Bagaimana itu bekerja

Pencetakan 3D telah mengubah cara orang mengubah ide menjadi objek nyata, memungkinkan pengguna beralih dari manufaktur yang lebih tradisional. Meskipun perkembangan ini, alat perancangan saat ini masih memiliki batasan ruang dan gerak, dan ada kurva belajar yang curam untuk memahami berbagai nuansa.

Interaktif Robogami bertujuan untuk menjadi jauh lebih intuitif. Ini menggunakan simulasi dan umpan balik interaktif dengan algoritme untuk komposisi desain, yang memungkinkan pengguna untuk fokus pada desain konseptual tingkat tinggi. Pengguna dapat memilih dari perpustakaan yang terdiri dari lebih dari 50 badan, roda, kaki dan "periferal" yang berbeda, serta pilihan berbagai langkah ("gaits").

Yang penting, sistem ini mampu menjamin bahwa desain sebenarnya dimungkinkan, menganalisis faktor-faktor seperti kecepatan dan stabilitas untuk memberi saran dan memastikan bahwa, misalnya, pengguna tidak membuat robot jadi top-heavy sehingga tidak bisa bergerak. Tanpa tip.

Setelah dirancang, robot tersebut kemudian dibuat. Teknik "cetak dan lipat" 3-D yang melibatkan origami tim melibatkan pencetakan desain sebagai wajah datar yang terhubung pada persendian, dan kemudian melipat desain ke bentuk akhir, menggabungkan bagian paling efektif dari pencetakan 2D dan 3D.

"Pencetakan 3D memungkinkan Anda mencetak struktur kompleks dan kaku, sementara fabrikasi 2D memberi Anda struktur ringan tapi kuat yang bisa diproduksi dengan cepat," kata Sung. "Dengan pola 2D 3D-printing, kita dapat memanfaatkan kelebihan ini untuk mengembangkan desain yang kuat dan kompleks dengan material ringan."

Hasil

Untuk menguji sistem, tim menggunakan delapan subjek yang diberi latihan dua puluh menit dan diminta melakukan dua tugas.

Satu tugas melibatkan pembuatan desain mobil yang stabil dan mobile hanya dalam sepuluh menit. Dalam tugas kedua, pengguna diberi desain robot dan diminta membuat lintasan untuk menavigasi robot melalui jalur rintangan dalam jumlah minimal waktu tempuh.

Tim membuat total enam robot, masing-masing memerlukan 10 sampai 15 menit untuk merancang, 3 sampai 7 jam untuk dicetak dan 30 sampai 90 menit untuk berkumpul. Tim menemukan bahwa metode cetak dan lipat 3D mereka mengurangi waktu pencetakan sebesar 73 persen dan jumlah bahan yang digunakan 70 persen. Robot juga menunjukkan berbagai gerakan, seperti menggunakan kaki tunggal untuk berjalan, menggunakan urutan langkah yang berbeda, dan menggunakan kaki dan roda secara bersamaan.

"Anda bisa dengan cepat merancang robot yang bisa Anda cetak, dan itu akan membantu Anda melakukan tugas ini dengan sangat cepat, mudah, dan murah," kata Sung. "Ini menurunkan penghalang agar semua orang merancang dan menciptakan robot mereka sendiri."

Rus berharap orang bisa menggabungkan robot untuk membantu tugas sehari-hari, dan sistem serupa dengan teknologi percetakan yang cepat akan memungkinkan kustomisasi dan produksi robot skala besar.

"Alat ini memungkinkan pendekatan baru untuk mengajarkan pemikiran dan pembuatan komputasi," kata Rus. "Siswa tidak hanya bisa belajar dengan coding dan membuat robot sendiri, tapi dengan menghidupkan kembali gagasan konseptual tentang apa yang sebenarnya bisa dilakukan robot mereka."

Sementara versi saat ini berfokus pada desain yang bisa berjalan, tim berharap ke depan, robot bisa terbang. Tujuan lainnya adalah agar pengguna bisa masuk ke sistem dan menentukan perilaku robot dalam hal tugas yang bisa dilakukan.


"Alat ini memungkinkan eksplorasi cepat robot dinamis pada tahap awal dalam proses perancangan," kata Morit