Ερευνητές Κατασκευάζουν Ρομπότ από Πολλαπλά 3D-Εκτυπωμένα Μικρότερα

Ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Γεωργίας έχουν κατασκευάσει ένα ρομπότ που αποτελείται εξ ολοκλήρου από μικρότερα, γνωστά ως «smarticles». Αυτή η νέα τεχνική κίνησης αμφισβητεί τον παραδοσιακό τρόπο δημιουργίας ρομποτών από κινητήρες, μπαταρίες, ενεργοποιητές, σегмента σώματος, πόδια και τροχούς.

Η νέα έρευνα υποστηρίχθηκε από το Γραφείο Ερευνών του Στρατού, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern. Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Robotics.

Αυτά τα 3D-εκτυπωμένα έξυπνα ενεργά σωματίδια μπορούν να εκτελέσουν μόνο την λειτουργία της κίνησης των δύο βραχιόνων τους. Το δυναμικό αυτών των smarticles αλλάζει κάθε φορά που υπάρχουν πέντε από αυτά σε κυκλικό σχήμα. Όταν είναι μαζί, σχηματίζουν ένα ροβοφυσικό σύστημα που ονομάζεται «supersmarticle» με το να σπρώχνουν ο ένας τον άλλον. Αυτό το supersmarticle μπορεί να κινηθεί ανεξάρτητα. Nếu προστεθεί ένας αισθητήρας ήχου ή φωτός, μπορεί να ελεγχθεί μέσω ερεθίσματος.

Αυτό το νέο σύστημα είναι ακόμη σε πρώιμο στάδιο, αλλά η ιδέα της δημιουργίας ρομποτών από την ομαδοποίηση μικρότερων έχει τεράστια δυνατότητα. Παρέχει ομαδοποιημένες ικανότητες και μπορεί να οδηγήσει σε μηχανική βάση ελέγχου για μικρά ρομπότ. Η ομαδοποίηση μικρότερων ρομποτών μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μια νέα κίνηση.

Ο Dan Goldman είναι καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Γεωργίας.

«Αυτά είναι πολύ βασικά ρομπότ, της οποίας η συμπεριφορά κυριαρχείται από τη μηχανική και τους νόμους της φυσικής», είπε. «Δεν ψάχνουμε να βάλουμε εξελιγμένο έλεγχο, αίσθηση και υπολογισμό σε όλα αυτά. Όσο τα ρομπότ γίνονται όλο και μικρότερα, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τη μηχανική και τις αρχές της φυσικής για να τα ελέγξουμε, επειδή δεν θα έχουν το επίπεδο υπολογισμού και αίσθησης που θα χρειαζόμασταν για τον παραδοσιακό έλεγχο».

Η έρευνα βασίστηκε στη μελέτη των στεγανών που χύθηκαν σε ένα контέινερ με αφαιρούμενες πλευρές. Ένας πρώην φοιτητής διδακτορικού και τώρα μέλος του διδακτικού προσωπικού στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Σαν Ντιέγκο, Nick Gravish, αφαίρεσε τους τοίχους του контέινερ για να δημιουργήσει δομές που μπορούσαν να στέκονται μόνοι τους. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα μηχανικά αντικείμενα μπορούσαν να τοποθετηθούν μαζί για να δημιουργήσουν δομές που μπορούσαν να κάνουν πολύ περισσότερα από τα ατομικά τους συστατικά.

«Ένα ρομπότ που αποτελείται από άλλα βασικά ρομπότ ήταν η όραση», είπε ο Goldman. «Μπορείτε να φανταστείτε να κατασκευάσετε ένα ρομπότ στο οποίο θα調είτε немного τα γεωμετρικά του παραμέτρους και τι προκύπτει είναι ποιοτικά νέα συμπεριφορά».

Ο Will Savoie, βοηθός ερευνητής, δημιούργησε μπαταριοκίνητα smarticles από einen 3D εκτυπωτή. Είχαν κινητήρες, απλούς αισθητήρες και κάποια υπολογιστική ισχύ. Ατομικά, τα smarticles δεν μπορούν να κάνουν πολλά, αλλά μπορούν να αλλάξουν θέση και να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους όταν τοποθετηθούν σε einen δακτύλιο.

«Ακόμη και αν κανένα ατομικό ρομπότ δεν μπορούσε να κινηθεί μόνο του, η νεφέλη που αποτελείται από πολλά ρομπότ μπορούσε να κινηθεί καθώς την έσπρωχνε μακριά και να συρρικνωθεί καθώς την έtirσε μαζί», σύμφωνα με τον Goldman. «Αν τοποθετήσετε einen δακτύλιο γύρω από την νεφέλη των μικρών ρομποτών, αρχίζουν να κτυπούν ο ένας τον άλλον και ο μεγαλύτερος δακτύλιος — αυτό που ονομάζουμε supersmarticle — κινείται τυχαία».

Οι ερευνητές επίσης έμαθαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν την κίνηση των ρομποτών χρησιμοποιώντας φωτοαισθητήρες. Μπορούσαν να σταματήσουν τα βραχίονα από το να κτυπούν με ένα δέσμη φωτός.

«Αν γωνιάσετε το φακό με το σωστό τρόπο, μπορείτε να επισημάνετε το ρομπότ που θέλετε να είναι ανενεργό και αυτό προκαλεί τον δακτύλιο να κινηθεί προς την κατεύθυνση ή μακριά από αυτό, ακόμη και αν κανένα ρομπότ δεν έχει προγραμματιστεί να κινηθεί προς το φως», εξήγησε ο Goldman. «Αυτό επέτρεψε τον έλεγχο του συνόλου με έναν πολύ βασικό, τυχαίο τρόπο».

Αυτές οι νέες εξελίξεις θα βοηθήσουν στην δημιουργία ρομποτών που αποτελούνται από πολλά μικρότερα συσκευές. Μπορούν να τροποποιηθούν ώστε να είναι χρήσιμα σε eine ποικιλία διαφορετικών καταστάσεων και εφαρμογών. Ο αμερικανικός στρατός έχει επίσης δείξει ενδιαφέρον για το νέο πρότζεκτ, поскольку θα μπορούσε να βοηθήσει στη δημιουργία ρομποτών που αλλάζουν σχήμα και μπορούν να αλλάξουν τις λειτουργίες τους.