Robotik und physische KI
Forscher bauen Roboter aus mehreren 3D-gedruckten kleineren Einheiten
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Forscher von der Georgia Institute of Technology haben einen Roboter entwickelt, der vollständig aus kleineren Einheiten besteht, die als “Smarticles” bezeichnet werden. Diese neue Fortbewegungstechnik fordert die herkömmliche Art und Weise heraus, Roboter aus Motoren, Batterien, Aktuatoren, Körpersegmenten, Beinen und Rädern zu bauen.
Die neue Forschung wurde von der Army Research Office, der National Science Foundation und Forschern der Northwestern University unterstützt. Sie wurde im Journal Science Robotics veröffentlicht.
Diese 3D-gedruckten intelligenten aktiven Partikel können nur die Funktion ausführen, ihre beiden Arme zu schlagen. Das Potenzial dieser Smarticles ändert sich, wenn fünf von ihnen in einem Kreis eingeschlossen sind. Wenn sie zusammen sind, bilden sie ein robophysisches System, das als “Supersmarticle” bezeichnet wird, indem sie sich gegenseitig anstoßen. Dieses Supersmarticle kann sich dann unabhängig bewegen. Wenn ein Licht- oder Schallsensor hinzugefügt wird, kann es durch Reize gesteuert werden.
Dieses neue System ist noch in den Kinderschuhen, aber die Idee, Roboter aus Gruppen kleinerer Einheiten zu bauen, hat enormes Potenzial. Es bietet Gruppenfähigkeiten und könnte zu mechanisch basierter Kontrolle über kleine Roboter führen. Die Gruppierung kleiner Roboter könnte auch zu einer neuen Fortbewegung führen.
Dan Goldman ist ein Dunn Family Professor in der School of Physics am Georgia Institute of Technology.
“Diese sind sehr rudimentäre Roboter, deren Verhalten von der Mechanik und den Gesetzen der Physik dominiert”, sagte er. “Wir suchen nicht nach einer komplexen Steuerung, Sensoren und Rechenleistung für sie. Wenn Roboter immer kleiner werden, müssen wir die Mechanik und physikalischen Prinzipien verwenden, um sie zu steuern, da sie nicht das Level an Rechenleistung und Sensoren haben werden, das wir für eine herkömmliche Steuerung benötigen.”
Die Forschung basierte auf einer Studie über Baubügel, die in einen Behälter mit abnehmbaren Seiten gegossen wurden. Ein ehemaliger PhD-Student und jetzt Fakultätsmitglied an der University of California San Diego, Nick Gravish, entfernte dann die Wände des Behälters, um Strukturen zu schaffen, die alleine stehen konnten. Er erkannte, dass mechanische Objekte zusammengefügt werden können, um Strukturen zu bauen, die viel mehr können als ihre einzelnen Komponenten.
“Ein Roboter, der aus anderen rudimentären Robotern besteht, wurde zur Vision”, sagte Goldman. “Man kann sich vorstellen, einen Roboter zu bauen, bei dem man seine geometrischen Parameter ein wenig anpasst und was herauskommt, sind qualitativ neue Verhaltensweisen.”
Will Savoie, ein graduate research assistant, erstellte batteriebetriebene Smarticles aus einem 3D-Drucker. Sie hatten Motoren, einfache Sensoren und einige Rechenleistung. Individuell können die Smarticles nicht viel tun, aber sie können ihre Position ändern und miteinander interagieren, wenn sie in einem Ring platziert werden.
“Obwohl kein einzelner Roboter sich selbst bewegen kann, kann die Wolke aus mehreren Robotern sich bewegen, indem sie sich auseinanderdrängt und sich zusammenzieht”, sagte Goldman. “Wenn man einen Ring um die Wolke aus kleinen Robotern legt, beginnen sie, sich gegenseitig zu stoßen, und der größere Ring – was wir ein Supersmarticle nennen – bewegt sich zufällig.”
Die Forscher haben auch gelernt, dass sie die Bewegung der Roboter durch Photosensoren steuern können. Sie konnten die Arme stoppen, indem sie ein Lichtstrahl auf sie richteten.
“Wenn man den Taschenlampenstrahl genau richtig ausrichtet, kann man den Roboter, den man inaktiv haben möchte, hervorheben, und das verursacht, dass der Ring in Richtung oder von ihm weg lurcht, obwohl kein Roboter programmiert ist, auf das Licht zuzubewegen”, erklärte Goldman. “Das ermöglichte die Steuerung des Ensembles auf eine sehr rudimentäre, stochastische Weise.”
Diese neuen Entwicklungen werden helfen, Schwärme von Robotern zu bauen, die aus mehreren kleineren Geräten bestehen. Sie könnten so verändert werden, dass sie in verschiedenen Situationen und Anwendungen nützlich sind. Die US-Armee hat sich auch für das neue Projekt interessiert, da es helfen könnte, formändernde Roboter zu bauen, die ihre Modalitäten und Funktionen ändern können.
