Nepaisant to, kuo gali patikėti ta seniai pamiršta dėmė ant baltų marškinių, žmonės gana gerai vaikščioja su puodeliu. kavos ir išvengti išsiliejimo, net jei mūsų sėkmės rodiklis nėra visiškai 100 procentų. Kiekvieną kartą, kai pavyksta nunešti savo puodelį Joe iš vieno taško į kitą, jūs intuityviai atliekate menkai suprantamą fizikos žygdarbį: manipuliuojate sudėtingu objektu, pvz. skystis.
Tai teigia Arizonos valstijos universiteto (ASU) tyrėjų grupė, kuri modeliavo kavos nešiojimo reiškinį, bandydama jį paveikti. robotai su tuo pačiu subtilumu. Vis didėjančio automatizavimo pasaulyje tikimasi, kad mašinos atliks vikresnius judesius, aiškina mokslų daktaras Brentas Wallace’as. darbe dalyvavęs ASU Elektros, kompiuterių ir energetikos inžinerijos mokyklos studentas. „Tačiau net ir atliekant paprastas užduotis, pavyzdžiui, neštis puodelį vandens ar kavos, robotas stengiasi. Kiekvieną dieną tu ir aš išverdame puodelį kavos, o 99 dienas iš 100 jos neišsiliejame ant savęs“, – sako Wallace. „Taigi, kaip mes galime gauti svertų sprendžiant tokias problemas? Na, panagrinėkime, kaip žmonės elgiasi tokiose situacijose.
☕️ Mokslas paaiškina mus supantį pasaulį. Mes padėsime jums visa tai suprasti – prisijunkite prie „Pop Mech Pro“.
Remdamasi ankstesniu darbu Šiaurės rytų universitete, kuriame nustatyta, kad žmonės turi du pagrindinius būdus manipuliuoti sudėtingu objektu, pavyzdžiui, skysčiu, ASU komanda imitavo šiuos atsakymus. lazeriu pereinamuoju etapu, kad suprastume, kodėl žmonės turi dvejetainį atsaką, ir sužinotume, kaip robotai galėtų išmokti daryti tą patį ateityje. The išvadų buvo paskelbti žurnale Taikoma fizinė peržiūra 2021 metų pabaigoje.
1 metodas vadinamas žemo dažnio strategija ir apima žmonių dalyvius, veikiančius pastovią, lėtai kintančią pirmyn ir atgal jėgą. kavos puodelis. Dėl to, jei pasuksite puodelį į kairę, viduje esanti java seka pavyzdžiu, kaip švytuoklė. Tai vadinama fazės sinchronizavimu. Arba metodas Nr. 2 yra aukšto dažnio strategija, kai žmonės veikia trūkčiojančią, greitai kintančią jėgą ant puodelio. Dėl šio požiūrio, jei pasuksite puodelį į kairę, viduje esanti java judės į dešinę puodelio pusę. Tai žinoma kaip antifazinė sinchronizacija.
Kadangi abi strategijos veikė, nors ir priešinguose spektro galuose, Wallace’as manė, kad kai kurie šiaurės rytų tyrimo dalyviai perjungė abu būdus pirmyn ir atgal, kai kuriose situacijose su pasimėgavimu judindami taurę, o kitais kartais subtiliau. Dėl to jam kilo klausimas: kur vyksta perėjimas tarp fazės ir priešfazės sinchronizavimo?
Norėdamas patikrinti savo hipotezę, Wallace’as sukūrė imituojamą mechaninį eksperimentą, kad galėtų naudoti neribotą skaičių tiriamųjų. Jis nusprendė sukurti netiesinį švytuoklės modelį, pritvirtintą prie judančio vežimėlio. Vežimėlis reiškia puodelį, o švytuoklė simbolizuoja šliaužiančią kavą. Netiesinė sistema atsižvelgia į visas chaotiškas elgesį, kuris gali egzistuoti mūsų kavos puodelyje, aiškina Wallace. Dauguma realaus pasaulio sistemų yra netiesinės, nes jas sunku apibrėžti ir jos neegzistuoja vakuume. Pavyzdžiui, vairuojant automobilį jis įsibėgės 50 mylių per valandą greičiu, jei nuspausite dujų pedalą, bet nesieks 5 000 mylių per valandą, jei nuolat spausite žemyn. Priešingai, linijinė sistema yra daug labiau nuspėjama: spyruoklinė sistema arba a laikrodis visada judės taip pat įprastai. Matematiškai mąstant, tai pasitvirtina. Tiesinės lygties grafikas y = x visada yra tiesi linija; tuo tarpu grafikas y = x2 yra netiesinė lygtis, kuri atrodo kaip kreivė, vaizduojanti įvairius sprendinius, o ne vieną.
Alyse Markel / „Popular Mechanics“.
Wallace’as ir jo komanda nustatė, kad perėjimo tarp kiekvienos strategijos fazė buvo skirtinga, tačiau abiem atvejais žmonės galėjo „staigiai ir efektyviai“ pereiti nuo vieno metodo. Pereinamoji fazė, kaip ir tikėtasi, buvo pati chaotiškiausia, arba nenuspėjamas. Tačiau žmonės nukrypo nuo šio vidurio, tvirtai laikydamasi vieno ar kito požiūrio.
Tyrėjai mano, kad jie gali įdiegti šiuos valdiklius robotuose, kad jų judesiai būtų labiau nuspėjami ir patikimesni, prisitaikant prie sudėtingų objektų nuolat besikeičiančiose aplinkose. Nors šiuo metu galima programuoti mašinas dirbti su a dvejetainis Robotai vis dar nėra pakankamai rafinuoti, kad galėtų persijungti tarp dviejų režimų. Pavyzdžiui, gamybos linijoje pakabinamos švytuoklės sistemos yra gana paplitusios, sako Wallace. Kontroliuojant vidinį laisvės laipsniai tokioje gamybos sistemoje kaip ši, a roboto ranka gali patikimiau suvirinti reikiamą dalį, neperšokant ir nesulydant kitos dalies.
Ši paradigma taip pat gali padėti pagerinti protezavimas, pasak darbe dalyvavusio ASU Elektros, kompiuterių ir energetikos inžinerijos mokyklos profesoriaus Ying-Cheng Lai. Tarkime, kad turite protezą ir norite išsivirti kavos. Turite gauti signalą iš savo smegenys prie protezo, bet sunku juos suderinti. „Jei turite idėją apie tai, ką norite, kad protezas darytų, pavyzdžiui, išsivirti kavos puodelį, galite sukurti tokias natūralias intuicijas, kokias žmogus turi įprastame scenarijuje, kad būtų galima filtruoti iš smegenų gaunamas atskaitos komandas. jis paaiškina.
Kad visa tai taptų realybe, vis dar reikia dirbti, kad būtų geriau kiekybiškai įvertinti subtilūs požiūrių pokyčiai. Wallace’as sako, kad komanda bandys ištirti sistemas, turinčias daugiau laisvės laipsnių, pavyzdžiui, švytuoklę su kita švytuokle. Jei viskas pavyks, vieną dieną pamatysime robotai kurie juda su atsargiu ketinimu – kaip ir mes.
🍳 Daugiau Virtuvės fizika: štai kodėl maistas prilimpa prie jūsų keptuvės
Galite padėkoti termokapiliarinei konvekcijai už tai, kad maistas prilimpa prie mėgstamo keptuvė. Tiesa, fizika gali paaiškinti, kodėl kartais jūsų mėsa ir daržovės įstringa gaminant. Dėl šio reiškinio karštas aliejus susikaupia, plyšta ir pasklinda ant išorinių keptuvės kraštų, o viduryje lieka baisi sausa vieta.
Tyrimas vadovaujamas Aleksandro Fedorčenkos iš Čekijos mokslų akademijos, išsiaiškino, kad tokio tipo konvekcija atsirado dėl netolygaus šildymo. Kai kepimo aliejus pasiekia kritiškai ploną tašką (kas šiame tyrime nuolat buvo keptuvės viduryje), jis plyšta dėl paviršiaus įtempimo praradimo. Norėdami palengvinti problemą, pabandykite naudoti šiek tiek daugiau alyvos, kad būtų sunkiau pasiekti tą kritiškai ploną plyšimo tašką.
—Daisy Hernandez
Šį turinį kuria ir prižiūri trečioji šalis, jis importuojamas į šį puslapį, kad padėtų vartotojams pateikti savo el. pašto adresus. Daugiau informacijos apie šį ir panašų turinį galite rasti adresu piano.io