Манипулятор сделан из эластомера на основе азобензола — материала, который реагирует на синий лазер: сжимается под светом и возвращается в исходную форму в темноте. Такой отклик называется «быстрая релаксация» и позволяет управлять движением в реальном времени без задержек. Исследование опубликовано в журнале Advanced Intelligent Systems.
Наш материал изгибается к свету, как стебель цветка тянется к солнцу. Это первый случай, когда удалось в реальном времени управлять мягким материалом с помощью настраиваемого светового узора.
Для управления ученые использовали пространственный световой модулятор — он делит один лазерный луч на множество миниатюрных «световых пальцев», каждый из которых воздействует на свой участок «руки». Это позволяет изгибать или сжимать нужные участки по команде, как щупальца у осьминога.
Чтобы манипулятор реагировал не только на прямые команды, но и на образы, команда обучила сверхточную нейросеть на сочетаниях лазерных шаблонов и соответствующих движений. Теперь она может сама подбирать нужную схему света, чтобы робот выполнил, например, изгиб или захват сбоку.
Ранее материалы программировали на одно движение заранее. Теперь одно и то же устройство может гнуться по-разному — все зависит от того, куда и как направлен свет.
Классические роботы состоят из жестких деталей и двигаются по фиксированным траекториям. Главная проблема таких роботов — сложность управления и необходимость в кабелях. Мягкие же — гибкие и безопасные, особенно в медицине и при работе с деликатными объектами.
Разработка команды из Райса позволяет создавать мягких роботов без привязки к источнику питания и управления — достаточно света и заранее обученной ИИ-системы. Следующие шаги — переход к 3D-движениям и добавление сенсоров.
Ранее мы рассказывали о создании электронной кожи, которая придает роботам человеческий облик.