Tutkijat rakentavat robotin useista 3D-tulostetuista pienemmistä osista

Georgia Institute of Technology:n tutkijat ovat rakentaneet robotin, joka koostuu kokonaan pienemmistä osista, jotka tunnetaan nimellä “smarticles”. Tämä uusi liikkuva tekniikka haastaa perinteisen tapaan luoda roboteja moottoreista, paristoista, aktuaattoreista, runko-osista, jaloista ja pyöristä.

Uusi tutkimus tuettiin Army Research Office:sta, National Science Foundation:sta ja Northwestern University:n tutkijoilta. Se julkaistiin Science Robotics -lehdessä.

Nämä 3D-tulostetut älykät osat voivat suorittaa vain toimintoja, joissa ne flapauttavat kahta kättään. Näiden smarticlen potentiaali muuttuu aina, kun niitä on viisi ympyrän sisällä. Kun ne ovat yhdessä, ne muodostavat robofyysisen järjestelmän, jota kutsutaan “supersmarticleksi” tökkimällä toisiinsa. Tämä supersmarticle pystyy liikkumaan itsenäisesti. Jos siihen lisätään valo- tai äänianturi, se voidaan ohjata ärsykkeen avulla.

Tämä uusi järjestelmä on edelleen vasta alkuvaiheessa, mutta idean luominen roboteista, jotka koostuvat pienemmistä osista, on valtavan suuri potentiaali. Se tarjoaa ryhmäominaisuuksia, ja se voi johtaa mekaaniseen ohjaukseen pienissä robooteissa. Pienempien robotien ryhmittäminen voi myös johtaa uudenlaisiin liikkumistapoihin.

Dan Goldman on Dunn Family Professor School of Physics:ssa Georgia Institute of Technology:ssa.

“Nämä ovat hyvin perusroboteja, joiden käyttäytyminen on hallinnassa mekaniikkaa ja fysiikan lakeja”, hän sanoi. “Emme pyri asentamaan niiden päälle sofistikoitua ohjausta, anturia ja laskentaa. Kun robottien koko pienenee, meidän on käytettävä mekaniikkaa ja fysiikan periaatteita ohjaamaan niitä, koska niillä ei ole tarpeeksi laskentaa ja anturia perinteiseen ohjaukseen.”

Tutkimus perustui tutkimukseen, jossa rakennusnauloja kaadettiin säiliöön, josta poistettiin sivuseinät. Entinen PhD-opiskelija ja nykyinen Kalifornian yliopiston San Diegon professori Nick Gravish poisti säiliön seinät ja loi rakenteita, jotka voivat seistä yksin. Hän tajusi, että mekaanisia esineitä voidaan yhdistää luomaan rakenteita, jotka voivat tehdä paljon enemmän kuin yksittäiset osat.

“Robotti, joka koostuu muista perusrobooteista, oli visio”, Goldman sanoi. “Voit kuvitella rakentavasi robottia, jossa voit säätää sen geometrisia parametreja vähän, ja mitä syntyy, on laadullisesti uusia käyttäytymisiä.”

Will Savoie, jatko-opiskelija, loi paristokäyttöisiä smarticleja 3D-tulostimesta. Niissä oli moottorit, yksinkertaiset anturit ja jotain laskentavoimaa. Yksinään smarticlet eivät voi tehdä paljon, mutta ne voivat muuttaa sijaintiaan ja vuorovaikuttaa toistensa kanssa, kun ne asetetaan renkaaseen.

“Vaikka yksittäinen robotti ei voi liikkua yksin, pilvi pikkurobotteja voi liikkua, kun se työntää itseään eteenpäin ja kutistuu, kun se vetää itsensä yhteen”, Goldmanin mukaan. “Jos laitat renkaan pikkurobotteja, ne alkavat potkia toisiaan ja suurempi rengas — mitä me kutsumme supersmarticleksi — liikkuu satunnaisesti.”

Tutkijat myös oppivat, että he voivat ohjata robotin liikettä käyttämällä valoantureita. He pystyivät pysäyttämään käsien flapauttamisen valon säteellä.

“Jos suunnat taskulampun oikein, voit korostaa robottia, jota haluat olla aktiivisena, ja se aiheuttaa renkaan kallistumaan tai poistumaan siitä, vaikka yksikin robotti ei ole ohjelmoitu liikkumaan valoa kohti”, Goldman selitti. “Se mahdollisti ohjausjärjestelmän hyvin peruskaavalla.”

Nämä uudet kehityssuunnat auttavat parvirobotteja, jotka koostuvat useista pienemmistä laitteista. Ne voidaan muuttaa siten, että ne ovat hyödyllisiä monissa eri tilanteissa ja sovelluksissa. Yhdysvaltain armeija on myös osoittanut kiinnostusta uutta projektiin, koska se voi auttaa luomaan muotoa muuttavia roboteja, jotka voivat muuttaa toimintatapojaan ja ominaisuuksiaan.