Professor Ahmad Rafsanjani har netop modtaget en prestigefuld ERC-bevilling på 15 millioner kroner. Hans projekt vil lære bløde robotter at navigere ved hjælp af lyd, friktion og origami-teknik – en evne, der kan åbne døre til både sammenstyrtede bygninger og fjerne planeter.
-Når to overflader gnider mod hinanden, opstår der en helt særlig lyd og vibration. Det er den, vi vil lære robotten at navigere efter, så den kan klare sig, hvor hjul og ben giver op.
Sådan siger Ahmad Rafsanjani, professor i blød robotteknologi ved SDU Biorobotics på Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet, Syddansk Universitet. Hans forskning fokuserer på bløde og bioinspirerede robotsystemer, hvor principper fra biologi og materialeforskning omsættes til nye former for robotaktivering, sansning og intelligens.
Han har netop modtaget det prestigefyldte Consolidator Grant på to millioner euro (ca. 15 mio. kr.) fra Det Europæiske Forskningsråd (ERC) til projektet: ”Exploring the Unexplored with a Crawling Soft Robot (METABOA)”.
Målet er at udvikle en autonom, slangelignende, blød robot, der kan navigere i komplekse og ukendte miljøer, hvor traditionelle robotter med hjul eller ben ofte må give op – fx klippesprækker, sammenstyrtede bygninger eller snævre rør.
Robotten skal kunne ”høre” underlaget
Robotten konstrueres af fleksible metamaterialer inspireret af origami (foldning) og kirigami (klip). Det gør det muligt at ændre både kropsform og hudens overfladestruktur, så friktionen mod underlaget kan styres aktivt. Målet er, at robotten skal kunne bevæge sig som en slange – et dyr, der behersker mange bevægelsesformer og derfor er ekstremt fleksibel i vanskeligt terræn.
Hvor konventionelle robotter er afhængige af kameraer og lys, går forskerholdet i Odense en anden vej. De vil give robotten en sans, der virker lige godt i mørke sprækker som på åbne flader.
-Når robotten bevæger sig hen over sand, is eller grus, skaber friktionen unikke vibro-akustiske signaler. Ved at give robotten en ”hud” med mikrofoner og vibrationssensorer kan den lytte til sin egen bevægelse. Med tiden vil robotten lære at tilpasse sit bevægelsesmønster i realtid ud fra de friktionsdata, den opfanger – præcis som en slange tilpasser sig sit habitat, forklarer Ahmad Rafsanjani.
Intelligens foldet i papir – og skåret i det
Origami og kirigami spiller en afgørende rolle for, at robotten kan ændre form og bevægelse hurtigt nok. Ved at skære og folde materialer i præcise mønstre opnår robotten det, forskerne kalder ”fysisk intelligens”. Det betyder, at komplekse bevægelser er indbygget direkte i materialets struktur – frem for at kræve tunge motorer og stor regnekraft.
-Ved at designe foldemønstrene rigtigt kan et simpelt stræk i materialet forvandle sig til en bølgende bevægelse gennem hele kroppen. På den måde aflaster vi computeren ved at lade materialet gøre arbejdet, fortæller Ahmad Rafsanjani
Nysgerrigheden driver værket
Selvom teknologien har oplagte anvendelser i redningsaktioner, inspektion af rørledninger og måske endda kirurgi inde i kroppen, kigger Rafsanjani også mod rummet:
-NASA overvejer allerede slangerobotter i forbindelse med udforskning af Saturns måne Enceladus, så det er også et eksempel på, hvor teknologien kan ende.
Han understreger dog, at ERC-bevillingen først og fremmest støtter videnskabelig grundforskning.
-I dag er der ofte pres for, at forskning hurtigt skal føre til et salgbart produkt. Men vi skal huske at værdsætte den nysgerrighedsdrevne videnskab – den såkaldte ’blue-sky science’. Det er her, vi skaber den viden, der på sigt muliggør teknologier, vi slet ikke kan forestille os i dag, siger han afslutningsvis.
Teknologien bygger på tre søjler
• Metamaterialer: Formskiftende origami- og kirigami-strukturer gør kroppen fleksibel og overfladen tilpasningsdygtig.
• Vibro-akustisk sansning: Robotten kan ”høre” sin kontakt med underlaget og identificere terræntyper som sand, is og grus.
• Bioinspireret læring: En kunstig ”hjerne” lærer løbende at tilpasse robottens bevægelser ud fra sanseinput.
Teknologien befinder sig på grundforskningsniveau, men kan på sigt anvendes i redningsoperationer, rørinspektion og udforskning af fremmede verdener – fra planeter til ismåner.
Kilde: SDU.
