Ricercatori costruiscono robot da più dispositivi minori stampati in 3D

I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno costruito un robot che consiste interamente di dispositivi minori noti come “smarticles”. Questa nuova tecnica di locomozione sfida il modo convenzionale di creare robot da motori, batterie, attuatori, segmenti del corpo, gambe e ruote.

La nuova ricerca è stata supportata dall’Ufficio di ricerca dell’esercito, dalla National Science Foundation e da ricercatori della Northwestern University. È stata pubblicata sulla rivista Science Robotics.

Questi particelli attivi intelligenti stampati in 3D possono eseguire solo la funzione di far oscillare le loro due braccia. Il potenziale di questi smarticles cambia ogni volta che ce ne sono cinque confinati in un cerchio. Quando sono insieme, formano un sistema robofisico chiamato “supersmarticle” spingendosi l’un l’altro. Questo supersmarticle è in grado di muoversi in modo indipendente. Se viene aggiunto un sensore di luce o suono, può essere controllato attraverso uno stimolo.

Questo nuovo sistema è ancora in fase di sviluppo, ma l’idea di creare robot raggruppando dispositivi minori ha un enorme potenziale. Fornisce capacità di gruppo e potrebbe portare a un controllo meccanico basato su piccoli robot. Il raggruppamento di robot minori potrebbe anche portare a una nuova locomozione.

Dan Goldman è professore della Dunn Family nella Scuola di Fisica del Georgia Institute of Technology.

“Questi sono robot molto rudimentali il cui comportamento è dominato dalla meccanica e dalle leggi della fisica”, ha detto. “Non stiamo cercando di mettere un controllo sofisticato, sensori e calcolo su di loro. Man mano che i robot diventano sempre più piccoli, dovremmo utilizzare la meccanica e i principi della fisica per controllarli perché non avranno il livello di calcolo e sensori di cui avremmo bisogno per un controllo convenzionale.”

La ricerca si basa sullo studio di graffette da costruzione che sono state versate in un contenitore con lati rimovibili. Un ex studente di dottorato e ora membro della facoltà dell’Università della California a San Diego, Nick Gravish, ha poi rimosso le pareti del contenitore per creare strutture che potevano stare in piedi da sole. Ha capito che gli oggetti meccanici potevano essere assemblati per creare strutture che potevano fare molto più dei loro componenti individuali.

“Un robot fatto di altri robot rudimentali è diventata la visione”, ha detto Goldman. “Potreste immaginare creare un robot in cui potreste regolare i parametri geometrici un po’ e ciò che emerge sono comportamenti qualitativamente nuovi.”

Will Savoie, un assistente di ricerca laureato, ha creato smarticles alimentati a batteria da una stampante 3D. Avevano motori, sensori semplici e un po’ di potenza di calcolo. Individualmente, gli smarticles non possono fare molto, ma sono in grado di cambiare posizione e interagire l’uno con l’altro quando messi in un anello.

“Anche se nessun robot individuale poteva muoversi da solo, la nuvola composta da più robot poteva muoversi spingendosi a vicenda e restringersi quando si stringevano insieme”, secondo Goldman. “Se mettete un anello intorno alla nuvola di piccoli robot, iniziano a spingersi a vicenda e l’anello più grande – che chiamiamo supersmarticle – si muove casualmente.”

I ricercatori hanno anche scoperto che potevano controllare il movimento dei robot utilizzando sensori di luce. Sono stati in grado di fermare le braccia che oscillavano con un raggio di luce.

“Se inclinate la torcia elettrica nel modo giusto, potete evidenziare il robot che desiderate sia inattivo e ciò fa sì che l’anello si sposti verso di esso o si allontani da esso, anche se nessun robot è programmato per muoversi verso la luce”, ha spiegato Goldman. “Ciò ha permesso di pilotare l’insieme in un modo molto rudimentale e stocastico.”

Questi nuovi sviluppi aiuteranno nella creazione di robot di swarm che sono composti da più dispositivi minori. Potrebbero essere modificati in modo da essere utili in una varietà di situazioni e applicazioni diverse. L’esercito degli Stati Uniti ha anche preso interesse nel nuovo progetto poiché potrebbe aiutare a creare robot che possono cambiare forma e funzioni.