ນັກຄົ້ນຄວ້າພັດທະນາການລວບລວມຂອງ Microrobots ທີ່ເຄື່ອນໄຫວໃນຮູບແບບທີ່ຕ້ອງການ

ທີມງານຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກສະຖາບັນຕ່າງໆລວມທັງ Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), ມະຫາວິທະຍາໄລ Cornell, ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Shanghai Jiao Tong ໄດ້ພັດທະນາການລວບລວມຂອງຈຸນລະພາກທີ່ສາມາດເຄື່ອນທີ່ໃນທຸກຮູບແບບທີ່ຕ້ອງການ. 

ການຄົ້ນຄວ້າແມ່ນນໍາພາໂດຍ Gaurav Gardi ແລະສາດສະດາຈານ Metin Sitti ຈາກ MPI-IS, Steven Ceron ແລະສາດສະດາຈານ Kirstin Peterson ຈາກ Cornell, ແລະສາດສະດາຈານ Wendong Wang ຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Shanghai Jiao Tong. 

ການຄົ້ນຄວ້າຫົວຂໍ້ "ການສະສົມຂອງຈຸລະພາກທີ່ມີຮູບຊົງ, ພຶດຕິກຳ ແລະໜ້າທີ່ທີ່ສາມາດປັບຕັ້ງຄ່າໄດ້” ຖືກຕີພິມໃນ Nature Communication 

ປັບຄ່າອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍຄືນໃໝ່

ອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍສາມາດປັບຕັ້ງຄ່າພຶດຕິກຳຂອງ swarm ໄດ້ໄວຫຼາຍ. ເມື່ອລອຍຢູ່ເທິງໜ້ານ້ຳ, ແຜ່ນຈຸລິນຊີສາມາດເຄື່ອນທີ່ເປັນວົງ, ເຕັ້ນໄປມາ, ກະຈາຍອອກຄືກັບອາຍແກັສ, ມັດເຂົ້າກັນ ຫຼື ເປັນເສັ້ນຊື່. 

ຫຸ່ນຍົນແຕ່ລະຄົນມີຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າຄວາມກວ້າງຂອງຜົມຂອງມະນຸດເລັກນ້ອຍ, ແລະພວກມັນຖືກພິມອອກເປັນ 3 ມິຕິໂດຍໃຊ້ໂພລີເມີກ່ອນທີ່ຈະຖືກເຄືອບດ້ວຍຊັ້ນບາງໆຂອງ cobalt. ໂລຫະເຮັດໃຫ້ຈຸນລະພາກສາມາດກາຍເປັນແມ່ເຫຼັກຂະຫນາດນ້ອຍ, ໃນຂະນະທີ່ສາຍລວດສ້າງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໃນເວລາທີ່ກະແສໄຟຟ້າໄຫຼຜ່ານພວກມັນ. ສະໜາມແມ່ເຫຼັກນີ້ເຮັດໃຫ້ອະນຸພາກສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄດ້ຊັດເຈນປະມານສະລອຍນ້ຳທີ່ມີຄວາມກວ້າງໜຶ່ງຊັງຕີແມັດ. 

ຕົວຢ່າງທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈຂອງເລື່ອງນີ້ແມ່ນເວລາທີ່ຫຸ່ນຍົນສ້າງເປັນເສັ້ນ, ເຊິ່ງນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄປມາເພື່ອ "ຂຽນ" ຕົວອັກສອນໃນນ້ໍາ. 

ການພັດທະນາຫຸ່ນຍົນ swarm ແມ່ນອິດທິພົນຈາກພຶດຕິກໍາການລວບລວມແລະຮູບແບບ swarm ໃນທໍາມະຊາດ, ເຊັ່ນຝູງນົກ. ການປະຕິບັດພຶດຕິກໍາ swarm ຂອງຫຸ່ນຍົນໄດ້ລະເບີດໃນຄວາມນິຍົມບໍ່ດົນມານີ້. 

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອອະນຸພາກດຽວມີຂະຫນາດນ້ອຍເກີນໄປສໍາລັບການຄິດໄລ່, ຫຼືຫຸ່ນຍົນມີຄວາມກວ້າງພຽງແຕ່ 300 ໄມໂຄແມັດ, ມັນບໍ່ສາມາດດໍາເນີນໂຄງການດ້ວຍສູດການຄິດໄລ່. ເພື່ອຊົດເຊີຍສິ່ງດັ່ງກ່າວ, ນັກຄົ້ນຄວ້າຕ້ອງອີງໃສ່ສາມກໍາລັງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ອັນທໍາອິດແມ່ນແຮງແມ່ເຫຼັກ, ເຊິ່ງເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ແມ່ເຫຼັກສອງຂົ້ວທີ່ມີຂົ້ວກົງກັນຂ້າມດຶງດູດຫຼືສອງຂົ້ວທີ່ຄືກັນ repel ເຊິ່ງກັນແລະກັນ. 

ຜົນບັງຄັບໃຊ້ທີສອງແມ່ນສະພາບແວດລ້ອມຂອງນ້ໍາ, ຫຼືນ້ໍາປະມານແຜ່ນ. ນີ້ສາມາດເຫັນໄດ້ໃນເວລາທີ່ອະນຸພາກລອຍຢູ່ໃນ swirl ຂອງນ້ໍາ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ນ້ໍາໄດ້ຖືກຍົກຍ້າຍແລະການປ່ຽນແປງຂອງອະນຸພາກອື່ນໆອ້ອມຂ້າງ. ຄວາມໄວຂອງການກ້ຽວວຽນ ແລະແມ່ເຫຼັກກຳນົດວ່າອະນຸພາກມີປະຕິກິລິຍາແນວໃດ. 

ແຮງທີສາມກ່ຽວຂ້ອງກັບສອງອະນຸພາກທີ່ລອຍຢູ່ຂ້າງກັນ, ເຊິ່ງມັກຈະສົ່ງຜົນໃຫ້ພວກມັນລອຍໄປຫາກັນແລະກັນ. ພື້ນຜິວນ້ໍາແມ່ນງໍໃນລັກສະນະທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາມາຮ່ວມກັນ. 

ການຊີ້ນໍາຂອງຫຸ່ນຍົນ

ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ທັງສາມກໍາລັງເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອສ້າງຮູບແບບການລວບລວມແລະການປະສານງານຂອງການເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບ microrobots ຫຼາຍສິບຕົວເປັນລະບົບດຽວ. ນັກວິທະຍາສາດສາມາດຊີ້ນໍາຫຸ່ນຍົນຜ່ານ parkour ໃນຂະນະທີ່ສະແດງການສ້າງຕັ້ງທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດກັບອຸປະສັກໃດຫນຶ່ງ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, microrobots ຈະແຖວຢູ່ໃນໄຟລ໌ດຽວເພື່ອຜ່ານທາງແຄບ. 

ຫຸ່ນຍົນສາມາດບັນລຸຫຼາຍຮູບແບບ locomotion ແລະຮູບແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານການຄິດໄລ່ພາຍນອກ. ສູດການຄິດໄລ່ແມ່ນຕັ້ງໂຄງການເພື່ອສ້າງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນ rotating ຫຼື oscillating, ແລະນີ້ກະຕຸ້ນການເຄື່ອນໄຫວທີ່ຕ້ອງການຂອງຫຸ່ນຍົນ.

Gaurav Gardi ເປັນປະລິນຍາເອກ. ນັກສຶກສາໃນພະແນກການສືບລັບທາງດ້ານຮ່າງກາຍຢູ່ MPI-IS. ລາວເປັນຫນຶ່ງໃນຜູ້ນໍາຂອງການສຶກສາພ້ອມກັບ Steven Ceron. 

Gaurav Gardi ກ່າວວ່າ "ຂຶ້ນກັບວິທີທີ່ພວກເຮົາປ່ຽນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, ແຜ່ນດິດປະຕິບັດຕົວໃນທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ," Gaurav Gardi ເວົ້າ. “ພວກ​ເຮົາ​ກຳ​ລັງ​ປັບ​ກຳ​ລັງ​ອັນ​ໜຶ່ງ​ແລະ​ຈາກ​ນັ້ນ​ອີກ​ຢ່າງ​ໜຶ່ງ​ຈົນ​ກວ່າ​ພວກ​ເຮົາ​ຈະ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ເຄື່ອນ​ໄຫວ​ທີ່​ພວກ​ເຮົາ​ຕ້ອງ​ການ. ຖ້າພວກເຮົາຫມຸນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກພາຍໃນ coils ແຮງເກີນໄປ, ຜົນບັງຄັບໃຊ້ທີ່ເຮັດໃຫ້ນ້ໍາເຄື່ອນທີ່ໄປມາແມ່ນແຮງເກີນໄປແລະແຜ່ນດິດເຄື່ອນຍ້າຍອອກຈາກກັນແລະກັນ. ຖ້າພວກເຮົາຫມຸນຊ້າເກີນໄປ, ຜົນກະທົບຂອງ cheerio ທີ່ດຶງດູດອະນຸພາກແມ່ນແຂງແຮງເກີນໄປ. ພວກເຮົາຕ້ອງຊອກຫາຄວາມສົມດູນລະຫວ່າງສາມຢ່າງ.”

ນັກຄົ້ນຄວ້າໃນພາກສະຫນາມຍັງເຮັດວຽກເພື່ອເຮັດໃຫ້ການລວບລວມຈຸລິນຊີປະເພດເຫຼົ່ານີ້ມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ.

"ວິໄສທັດຂອງພວກເຮົາແມ່ນການພັດທະນາລະບົບທີ່ຍັງນ້ອຍກວ່າທີ່ເຮັດດ້ວຍອະນຸພາກພຽງແຕ່ຫນຶ່ງໄມໂຄແມັດຂະຫນາດນ້ອຍ. ການລວບລວມເຫຼົ່ານີ້ມີທ່າແຮງສາມາດເຂົ້າໄປໃນຮ່າງກາຍຂອງມະນຸດແລະນໍາທາງຜ່ານສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສັບສົນເພື່ອສົ່ງຢາເສບຕິດ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ສະກັດກັ້ນຫຼືປິດກັ້ນທາງຜ່ານ, ຫຼືກະຕຸ້ນພື້ນທີ່ທີ່ຍາກທີ່ຈະເຂົ້າເຖິງ, "Gardi ເວົ້າ.

Metin Sitti ນໍາພາພະແນກທາງກາຍະພາບ. 

“ກຸ່ມຫຸ່ນຍົນທີ່ມີການຫັນປ່ຽນຢ່າງແຂງແຮງລະຫວ່າງພຶດຕິກໍາການເຄື່ອນທີ່ແມ່ນຫາຍາກຫຼາຍ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ລະບົບທີ່ຫລາກຫລາຍດັ່ງກ່າວແມ່ນມີປະໂຫຍດຕໍ່ການດໍາເນີນງານໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສັບສົນ. ພວກເຮົາດີໃຈຫຼາຍທີ່ພວກເຮົາປະສົບຜົນສຳເລັດໃນການພັດທະນາກຸ່ມທີ່ສາມາດປັບຕັ້ງຄ່າຄືນໃໝ່ໄດ້ຕາມຄວາມຕ້ອງການ ແລະເຂັ້ມແຂງ. ພວກເຮົາເຫັນການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຮົາເປັນແຜນຜັງສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງຊີວະພາບໃນອະນາຄົດ, ການປິ່ນປົວທີ່ຖືກຮຸກຮານຫນ້ອຍ, ຫຼືການແກ້ໄຂສິ່ງແວດລ້ອມ, "Metin Sitti ເວົ້າ.