কাঠবিড়ালি-অনুপ্রাণিত লিপিং রোবট একটি শাখায় একটি অবতরণ আটকে রাখতে পারে

ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, বার্কলে, জীববিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা সেই পরিস্থিতির প্রতিকারের চেষ্টা করছেন। কাঠবিড়ালি লাফ এবং অবতরণের বায়োমেকানিক্সের অধ্যয়নের উপর ভিত্তি করে তারা একটি হপিং রোবট ডিজাইন করেছে যা একটি সরু পার্চে অবতরণ করতে পারে।

এই কীর্তি, জার্নালের 19 মার্চ সংখ্যায় রিপোর্ট করা হবে বিজ্ঞান রোবোটিক্সআরও চটজলদি রোবটগুলির নকশার একটি বড় পদক্ষেপ, যা নির্মাণাধীন বা রোবটগুলির মধ্যে থাকা ভবনের ট্রাস এবং গার্ডারগুলির মধ্যে ঝাঁপিয়ে পড়তে পারে যা জটলা বন বা গাছের ছাউনিতে পরিবেশ নিরীক্ষণ করতে পারে।

“এখন আমাদের যে রোবট রয়েছে তা ঠিক আছে, তবে আপনি কীভাবে এটি পরবর্তী স্তরে নিয়ে যাবেন? আপনি কীভাবে রোবটকে এমন একটি বিপর্যয়ে একটি চ্যালেঞ্জিং পরিবেশে নেভিগেট করতে পাবেন যেখানে আপনার পাইপ এবং বিম এবং তার রয়েছে? কাঠবিড়ালি এটি করতে পারে, কোনও সমস্যা করতে পারে না। রোবটস এটি করতে পারে না,” রবার্ট ফুল, ইউসি বার্কেলির এক প্রফুল্ল লেখক বলেছেন।

“কাঠবিড়ালি প্রকৃতির সেরা অ্যাথলেট,” সম্পূর্ণ যোগ। “তারা যেভাবে চালনা করতে এবং পালাতে পারে তা অবিশ্বাস্য। ধারণাটি হ’ল নিয়ন্ত্রণ কৌশলগুলি সংজ্ঞায়িত করার চেষ্টা করা যা প্রাণীগুলিকে অসাধারণ কীর্তি সম্পাদনের জন্য বিভিন্ন ধরণের আচরণগত বিকল্প দেয় এবং আরও চটজলদি রোবট তৈরির জন্য সেই তথ্যটি ব্যবহার করে।”

প্রাক্তন ইউসি বার্কলে গ্র্যাজুয়েট শিক্ষার্থী এবং দ্য পেপারের সহ-প্রথম লেখক জাস্টিন ইয়িম কী পূর্ণ এবং তাঁর জীববিজ্ঞানের শিক্ষার্থীরা স্যাল্টোর কাছে কাঠবিড়ালি আবিষ্কার করেছিলেন, এটি ২০১ 2016 সালে ইউসি বার্কলেতে এক-পায়ের রোবট তৈরি হয়েছিল যা ইতিমধ্যে হ্যাপ এবং পার্কুর এবং আটকে থাকতে পারে, তবে কেবল সমতল মাটিতে। চ্যালেঞ্জটি ছিল একটি নির্দিষ্ট পয়েন্টে আঘাত করার সময় অবতরণকে আটকে রাখা – একটি সরু রড।

“আপনি যদি কোনও বিন্দুতে ঝাঁপিয়ে পড়ার চেষ্টা করার কথা ভাবেন – সম্ভবত আপনি হপস্কোচ খেলার মতো কিছু করছেন এবং আপনি একটি নির্দিষ্ট জায়গায় আপনার পা অবতরণ করতে চান – আপনি সেই অবতরণটি আটকে রাখতে চান এবং একটি পদক্ষেপ নিতে চান না,” ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের যান্ত্রিক বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের একজন সহকারী অধ্যাপক, উর্বানা চ্যাম্পেইন (ইউআইইউসি)। “আপনি যদি মনে করেন যে আপনি এগিয়ে যাবেন, তবে আপনি নিজের বাহুগুলি পিনহিল করতে পারেন তবে আপনি সম্ভবত নিজেকে পড়তে বাধা দেওয়ার জন্য সরাসরি উঠে দাঁড়াতে পারেন। যদি মনে হয় আপনি পিছিয়ে পড়ছেন এবং আপনাকে বসতে হবে কারণ আপনি এটি তৈরি করতে সক্ষম হবেন না, তবে আপনি আপনার বাহুগুলি পিনহিল করতে পারেন তবে এটি আপনার পক্ষেও এই আচরণ করা উচিত, তবে এটি একই আচরণ করা উচিত। এটি দুলতে চলেছে, এটি প্রসারিত করা উচিত এবং লম্বা হওয়া উচিত “”

এই কৌশলগুলি ব্যবহার করে, ইয়িম একটি নাসা-অর্থায়িত প্রকল্পের সূচনা করছে একটি ছোট, এক-পায়ের রোবট যা শনির একটি চাঁদ এনসিলেডাস অন্বেষণ করতে পারে, যেখানে মহাকর্ষটি পৃথিবীর এক-আশিথ, এবং একটি একক হপ একটি রোবটকে একটি ফুটবলের দৈর্ঘ্য বহন করতে পারে।

নতুন রোবট ডিজাইনটি স্কুইরেল ল্যান্ডিংয়ের একটি বায়োমেকানিকাল বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে যা প্রকাশের জন্য গৃহীত একটি কাগজে বিস্তারিত পরীক্ষামূলক জীববিজ্ঞান জার্নাল এবং অনলাইন ফেব্রুয়ারি 27 পোস্ট করেছেন। পূর্ণ সিনিয়র লেখক এবং প্রাক্তন স্নাতক শিক্ষার্থী সেবাস্তিয়ান লি সেই কাগজের প্রথম লেখক।

জীববিজ্ঞান এবং রোবোটিক্স মিশ্রণ

ভূখণ্ডের বাধা নিয়ে সল্টেটোরিয়াল চতুর লোকোমোশন -এর সংক্ষিপ্ত স্যাল্টো এক দশক আগে রোনাল্ড ভয়ের ল্যাবটিতে উদ্ভূত হয়েছিল, এখন ইউসি বার্কলে এর বৈদ্যুতিক প্রকৌশল ও কম্পিউটার সায়েন্সেস বিভাগের (ইইসিএস) গ্র্যাজুয়েট স্কুলের অধ্যাপক। এর বেশিরভাগ হপ্পিং, পার্কুরিং এবং অবতরণ ক্ষমতা ফুলের পলিপেডাল ল্যাবে জীববিজ্ঞান শিক্ষার্থীদের মধ্যে এবং ভয়ের বায়োমিমেটিক মিলিসিস্টেমস ল্যাবে ইঞ্জিনিয়ারিং শিক্ষার্থীদের মধ্যে দীর্ঘস্থায়ী আন্তঃশৃঙ্খলা সহযোগিতার ফলস্বরূপ।

পাঁচ বছরের সময় ইয়িম ছিলেন ইউসি বার্কলে গ্র্যাজুয়েট শিক্ষার্থী – তিনি পিএইচডি পেয়েছিলেন। ২০২০ সালে ইইসিএসে, তাঁর উপদেষ্টা হিসাবে ভয়ে ভয়ে – তিনি প্রতি সপ্তাহে তাদের জীববিজ্ঞানের পরীক্ষা -নিরীক্ষা থেকে শিখতে ফুলের গ্রুপের সাথে সাক্ষাত করেছিলেন। ইয়িম একটি শাখার মতো একটি নির্দিষ্ট লক্ষ্যবস্তুতে আঘাত করার জন্য এটি ফ্ল্যাট স্পটে এমনকি বাইরে এমনকি বাইরেও সোজা হয়ে অবতরণ করার ক্ষমতা অর্জনের চেষ্টা করছিল। স্যাল্টোর ইতিমধ্যে একটি মোটরযুক্ত ফ্লাইওহিল বা প্রতিক্রিয়া হুইল ছিল, এটির ভারসাম্য বজায় রাখতে সহায়তা করার জন্য, যেভাবে মানুষ ভারসাম্য ফিরিয়ে আনতে তাদের বাহুগুলিকে চাকা করে। তবে এটি একটি অনিশ্চিত পার্চে সরাসরি অবতরণ আটকে রাখা যথেষ্ট ছিল না। তিনি স্যাল্টো চালু করা মোটরগুলি বিপরীত করার চেষ্টা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন এবং অবতরণ করার সময় সেগুলি ব্রেক করতে ব্যবহার করেন।

অবতরণ করার সময় কাঠবিড়ালি তাদের পা দিয়ে একই কাজ করে সন্দেহ করে, জীববিজ্ঞান এবং রোবোটিক্স দলগুলি এটি নিশ্চিত করার জন্য সমান্তরালে কাজ করেছিল এবং দেখায় যে এটি সাল্টোকে অবতরণ করতে সহায়তা করবে। ফুলের দলটি সেন্সরগুলির সাথে একটি শাখা চালিয়েছিল যা শাখার জন্য লম্ব লম্বটি পরিমাপ করে যখন কোনও কাঠবিড়ালি অবতরণ করে এবং টর্ক বা টার্নিং ফোর্সটি শাখার প্রতি শ্রদ্ধা করে যে কাঠবিড়ালি তার পায়ে প্রয়োগ করেছিল।

গবেষণা দলটি উচ্চ-গতির ভিডিও এবং সেন্সর পরিমাপের উপর ভিত্তি করে আবিষ্কার করেছে যে, যখন কাঠবিড়ালি বীরত্বপূর্ণ লাফের পরে অবতরণ করে, তারা মূলত শাখায় একটি হাতের মুঠোয় করে, তাদের কাঁধের জয়েন্টের মাধ্যমে অবতরণের শক্তিটিকে নির্দেশ দেয় যাতে যৌথটিকে যতটা সম্ভব চাপ দেওয়া যায়। তাদের পায়ে প্যাডগুলি ব্যবহার করে, তারা তারপরে শাখাটি ধরে রাখে এবং যে কোনও অতিরিক্ত টর্ককে শাখার উপরে বা নীচে পাঠানোর হুমকি দেয় তা কাটিয়ে ওঠার জন্য মোচড় দেয়।

“প্রায় সমস্ত শক্তি – গতিশক্তি শক্তির 86% – সামনের পা দ্বারা শোষিত হয়েছিল,” তিনি বলেছিলেন। “তারা সত্যিই শাখায় সামনের হ্যান্ডস্ট্যান্ডগুলি করছে, এবং তারপরে এটি বাকিগুলি অনুসরণ করে Then তারপরে তাদের পাগুলি একটি পুল-আপ টর্ক তৈরি করে, যদি তারা অধীনে চলে যায়; যদি তারা শীর্ষে যেতে চলেছে-তারা ওভারশুট করছে, সম্ভাব্য-তারা একটি ব্রেকিং টর্ক তৈরি করে।”

ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য সম্ভবত আরও গুরুত্বপূর্ণ, তবে তারা দেখতে পেল যে কাঠবিড়ালি ওভার-বা আন্ডারশুটিংয়ের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য অবতরণ করার সময় শাখায় প্রয়োগ করা ব্রেকিং ফোর্সটিও সামঞ্জস্য করে।

“আপনি যদি আন্ডারশুট করতে চলেছেন তবে আপনি যা করতে পারেন তা হ’ল কম লেগ-ব্রেকিং ফোর্স তৈরি করা; আপনার পা কিছুটা ধসে পড়বে, এবং তারপরে আপনার জড়তা কম হবে, এবং এটি আপনাকে সংশোধন করতে ফিরে যাবে,” ফুল বলেছেন। “আপনি যদি ওভারশুট করে থাকেন তবে আপনি বিপরীতটি করতে চান – আপনি আপনার পা আরও ব্রেকিং ফোর্স তৈরি করতে চান যাতে আপনার আরও বড় জড়তা থাকে এবং এটি আপনাকে ধীর করে দেয় যাতে আপনার ভারসাম্য অবতরণ করতে পারে।”

ইয়িম এবং ইউসি বার্কলে স্নাতক এরিক ওয়াং প্রতিক্রিয়া চাকাটির টর্ককে পরিপূরক করে সামঞ্জস্যযোগ্য লেগ বাহিনীকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য স্যাল্টোকে নতুন করে ডিজাইন করেছেন। এই পরিবর্তনগুলির সাথে, স্যাল্টো একটি শাখায় ঝাঁপিয়ে পড়তে এবং বেশ কয়েকবার ভারসাম্য বজায় রাখতে সক্ষম হয়েছিল, যদিও এর পায়ে আঁকড়ে ধরার কোনও ক্ষমতা ছিল না তা সত্ত্বেও, ইয়িম বলেছিলেন।

ইয়িম বলেছিলেন, “আমরা সবচেয়ে কঠিন পথটি নেওয়ার এবং রোবটকে তার পা দিয়ে শাখায় কোনও টর্ক প্রয়োগ করার ক্ষমতা দেওয়ার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। “ভবিষ্যতের কাজগুলিতে, আমি মনে করি যে অন্যান্য আরও সক্ষম গ্রিপারগুলি অন্বেষণ করা আকর্ষণীয় হবে যা এটি শাখায় প্রযোজ্য টর্ককে নিয়ন্ত্রণ করার রোবটের ক্ষমতাটিকে মারাত্মকভাবে প্রসারিত করতে পারে এবং তার অবতরণের ক্ষমতাটি প্রসারিত করতে পারে। সম্ভবত কেবল শাখায় নয়, জটিল সমতল মাটিতেওও রয়েছে।”

সমান্তরালভাবে, পূর্ণ এখন অবতরণের পরে কাঠবিড়ালি পা দ্বারা প্রয়োগ করা টর্কের গুরুত্ব তদন্ত করছে। বানরগুলির বিপরীতে, কাঠবিড়ালিগুলির একটি ব্যবহারযোগ্য থাম্ব নেই যা একটি প্রাক -পারিশ্রমিক উপলব্ধি করতে দেয়, তাই তাদের অবশ্যই একটি শাখা খেজ করতে হবে, তিনি বলেছিলেন। তবে এটি একটি সুবিধা হতে পারে।

“আপনি যদি কোনও কাঠবিড়ালি বা অন্য কোনও কাঠবিড়ালি এর মতো শিকারী দ্বারা ধাওয়া করা হয় তবে আপনি পর্যাপ্ত স্থিতিশীল আঁকড়ে ধরতে চান, যেখানে আপনি দ্রুত একটি শাখা পার্কুর করতে পারেন, তবে খুব দৃ firm ়ভাবে আঁকড়ে ধরতে পারেন না,” তিনি বলেছিলেন। “তাদের ছেড়ে যাওয়ার বিষয়ে তাদের চিন্তা করার দরকার নেই, তারা কেবল বাউন্স বন্ধ করে দেয়।”

এক-পায়ে রোবটগুলি অবৈধ শোনাতে পারে, স্থির অবস্থায় পড়ার সম্ভাবনা দেওয়া। তবে ইয়িম বলেছেন যে সত্যিই উঁচুতে ঝাঁপ দেওয়ার জন্য, একটি পা হ’ল উপায়।

ইয়িম বলেছিলেন, “এক পা লাফানোর জন্য সেরা সংখ্যা; আপনি যদি একাধিক বিভিন্ন ডিভাইসের মধ্যে সেই শক্তি বিতরণ না করেন তবে আপনি সেই এক পায়ে সর্বাধিক শক্তি রাখতে পারেন And “আপনি যখন অনেক লাফিয়ে আপনার পায়ের উচ্চতার চেয়ে অনেক বেশি সময় লাফিয়ে থাকেন তখন কেবল একটি গাইট থাকে এবং এটি হ’ল গাইট যেখানে প্রতিটি পায়ে একই সময়ে মাটি স্পর্শ করে এবং প্রতিটি পা প্রায় একই সময়ে মাটি ছেড়ে দেয় So

অন্যান্য সহ-লেখক বিজ্ঞান রোবোটিক্স কাগজ ভয় পাচ্ছে এবং প্রাক্তন ইউসি বার্কলে স্নাতক এরিক ওয়াং, এখন এমআইটির স্নাতক শিক্ষার্থী এবং ওমাহার নেব্রাস্কা বিশ্ববিদ্যালয়ের সহযোগী অধ্যাপক এখন স্নাতক শিক্ষার্থী নাথানিয়েল হান্ট। সহ-লেখক জে। এক্সপ্রেস। জৈব পেপার হলেন ওয়াং, হান্ট, ভয়, ইউসি বার্কলে মেকানিকাল ইঞ্জিনিয়ারিং হান্না স্টুয়ার্টের সহযোগী অধ্যাপক হান্না স্টুয়ার্ট এবং প্রাক্তন ইউসি বার্কলে আন্ডারগ্রাজুয়েটস স্ট্যানলি ওয়াং এবং ডুই কুয়াং। গবেষণাটি ইউএস আর্মি রিসার্চ অফিস (ডাব্লু 911 এনএফ -18-1-0038, ডাব্লু 911 এনএফ -1810327) এবং জাতীয় স্বাস্থ্য ইনস্টিটিউটস (পি 20 জিএম 109090) দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল।