複数の3Dプリンティングされた小型ロボットからなるロボットを研究者が開発

ジョージア工科大学の研究者は、完全に小型ロボット「スマーティクル」で構成されるロボットを開発しました。この新しい移動技術は、モーター、バッテリー、アクチュエーター、ボディセグメント、足、ホイールでロボットを作成する従来の方法に異議を唱えています。

この新しい研究は、陸軍研究事務所、国家科学財団、ノースウェスタン大学の研究者によって支援され、サイエンスロボティクス誌に掲載されました。

これらの3Dプリンティングされたスマートアクティブ粒子には、2本の腕をフラッピングさせる機能しかありません。しかし、5つが円に収容されると、スマーティクルの可能性は変わります。集まると、ロボフィジカルシステムと呼ばれる「スーパースマーティクル」を形成し、互いに押し合って独立して移動できます。光や音のセンサーを追加すると、刺激によって制御できます。

この新しいシステムはまだ初期段階ですが、小型ロボットをグループ化してロボットを作成するという考え方には大きな潜在性があります。グループ機能を提供し、機械ベースの制御を可能にします。また、小型ロボットのグループ化により、新しい移動方法が生まれる可能性もあります。

ダン・ゴールドマンはジョージア工科大学物理学部のダンファミリー教授です。

「これらは非常に基本的なロボットで、機械と物理学の法則によって支配されています。私たちはそれらすべてに高度な制御、センシング、計算を搭載しようとしていないのです。ロボットが小さくなるにつれて、機械と物理学の原理を使用して制御する必要があります。なぜなら、従来の制御に必要な計算とセンシングのレベルが得られないからです。」

この研究は、取り外し可能な側面を持つコンテナに注いだ建設用スタプルズの研究に基づいています。カリフォルニア大学サンディエゴ校の元博士課程学生で現在は教員であるニック・グレイヴィッシュは、コンテナの壁を取り除いて、独立して立つ構造を作成しました。彼は機械的な物体を組み合わせて、個々のコンポーネントよりも多くのことができる構造を作成できることを実証しました。

「基本的なロボットで構成されるロボットというビジョンが生まれました。你は幾何学的パラメータを少し調整して、新しい挙動が現れるロボットを作ることができます。」ゴールドマンは述べました。

ウィル・サボイは、3Dプリンターからバッテリー駆動のスマーティクルを作成しました。モーター、シンプルなセンサー、計算能力が備わっています。個別にスマーティクルはあまり何もできないですが、リング状に配置すると位置を変え、互いに相互作用することができます。

「個々のロボットは独自に移動できないですが、クラウドは自分自身を押し広げて拡大し、自分自身を引き寄せて縮小することができます。」ゴールドマンによると、「クラウドを囲むリング、つまり私たちが『スーパースマーティクル』と呼ぶものを配置すると、小さなロボットは互いに蹴り合い、スーパースマーティクルはランダムに移動します。」

研究者は、光センサーを使用してロボットの動きを制御できることも発見しました。光線を当てることで腕のフラッピングを停止させることができます。

「フラッシュライトを適切に角度を調整すると、非アクティブにするロボットをハイライトして、リングをその方向に移動させることができます。ロボットは光に向かって移動するようにプログラムされていないので、アンサンブルのステアリングが非常に基本的な確率的な方法で可能になります。」ゴールドマンは説明しました。

これらの新しい開発は、複数の小型デバイスで構成されるスウォームロボットの作成に役立ちます。これらはさまざまな状況やアプリケーションで有用になるように調整できます。アメリカ陸軍もこの新しいプロジェクトに興味を示しており、形状を変化させ、モダリティや機能を変更できるロボットの作成に役立ちます。