Investigadores construyen robot a partir de múltiples dispositivos más pequeños impresos en 3D

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han construido un robot que consiste enteramente en dispositivos más pequeños conocidos como “smarticles”. Esta nueva técnica de locomoción desafía la forma convencional de crear robots a partir de motores, baterías, actuadores, segmentos del cuerpo, patas y ruedas.

La nueva investigación fue apoyada por la Oficina de Investigación del Ejército, la Fundación Nacional de Ciencia y investigadores de la Universidad Northwestern. Fue publicada en la revista Science Robotics.

Estas partículas activas inteligentes impresas en 3D solo pueden realizar la función de batir sus dos brazos. El potencial de estos smarticles cambia siempre que hay cinco de ellos confinados en un círculo. Cuando están juntos, forman un sistema robofísico llamado “supersmarticle” al empujarse mutuamente. Este supersmarticle es entonces capaz de moverse de forma independiente. Si se agrega un sensor de sonido o luz, es entonces capaz de ser controlado a través de un estímulo.

Este nuevo sistema aún se encuentra en su infancia, pero la idea de crear robots a partir de agrupar dispositivos más pequeños tiene un gran potencial. Proporciona capacidades de grupo y podría llevar al control mecánico de robots pequeños. La agrupación de robots más pequeños también podría llevar a una nueva locomoción.

Dan Goldman es profesor de la familia Dunn en la Escuela de Física del Instituto de Tecnología de Georgia.

“Estos son robots muy rudimentarios cuyo comportamiento está dominado por la mecánica y las leyes de la física”, dijo. “No estamos buscando poner control, sensado y computación sofisticados en ellos. A medida que los robots se vuelvan más y más pequeños, tendremos que utilizar principios de mecánica y física para controlarlos porque no tendrán el nivel de computación y sensado que necesitaríamos para el control convencional”.

La investigación se basó en el estudio de grapas de construcción que se vertieron en un contenedor con lados extraíbles. Un ex estudiante de doctorado y ahora miembro de la facultad de la Universidad de California en San Diego, Nick Gravish, luego retiró las paredes del contenedor para crear estructuras que podrían sostenerse solas. Se dio cuenta de que los objetos mecánicos podrían ensamblarse para crear estructuras que podrían hacer mucho más que sus componentes individuales.

“Un robot hecho de otros robots rudimentarios se convirtió en la visión”, dijo Goldman. “Podrías imaginar hacer un robot en el que ajustarías un poco sus parámetros geométricos y lo que emerge es comportamientos cualitativamente nuevos”.

Will Savoie, asistente de investigación de posgrado, creó smarticles con batería impresas en 3D. Tenían motores, sensores simples y algo de poder de cómputo. Individualmente, los smarticles no pueden hacer mucho, pero son capaces de cambiar de ubicación y interactuar entre sí cuando se colocan en un anillo.

“Aunque ningún robot individual pueda moverse por sí solo, la nube compuesta por múltiples robots puede moverse empujándose aparte y encogerse cuando se junta”, según Goldman. “Si pones un anillo alrededor de la nube de pequeños robots, comienzan a empujarse entre sí y el anillo más grande, lo que llamamos supersmarticle, se mueve al azar”.

Los investigadores también descubrieron que podrían controlar el movimiento de los robots utilizando sensores de foto. Podían detener los brazos de batir con un haz de luz.

“Si inclinas la linterna justo en el ángulo correcto, puedes resaltar el robot que deseas que esté inactivo, y eso hace que el anillo se mueva hacia o alejándose de él, aunque ningún robot esté programado para moverse hacia la luz”, explicó Goldman. “Eso permitió la dirección del conjunto de una manera muy rudimentaria y estocástica”.

Estos nuevos desarrollos ayudarán en la creación de robots de enjambre que están compuestos por múltiples dispositivos más pequeños. Podrían alterarse para que sean útiles en una variedad de situaciones y aplicaciones diferentes. El Ejército de los EE. UU. también ha tomado interés en el nuevo proyecto, ya que podría ayudar a crear robots que cambian de forma y pueden alterar sus modalidades y funciones.