Inginerul construiește roboți cu mulți picioare în forma de roi

Un cercetător de la Universitatea Notre Dame a dezvoltat roboți cu mulți picioare care pot manevra prin medii dificile și pot completa sarcini complexe sub formă de roi.

Cercetarea a fost publicată în Science Robotics.

Yasemin Ozkan-Aydin este profesoară asistentă de inginerie electrică la universitate. Ea este cea responsabilă pentru crearea noului robot.

“Roboții cu picioare pot naviga prin medii dificile, cum ar fi teren accidentat și spații înguste, și utilizarea picioarelor oferă suport eficient pentru corp, permite manevrabilitate rapidă și facilitează traversarea obstacolelor,” a spus Ozkan-Aydin. “Cu toate acestea, roboții cu picioare se confruntă cu provocări unice de mobilitate în medii terestre, ceea ce duce la o performanță redusă a deplasării.”

Îmbunătățirea mobilității

Ozkan-Aydin a ipotetizat că o conexiune fizică între roboți individuali poate îmbunătăți mobilitatea unui sistem colectiv terestru cu picioare. Prin conectarea fizică a roboților individuali pentru a forma un sistem cu mulți picioare, ei pot depăși provocările mai bine decât un singur robot care completează sarcini mici.

“Când furnicile colectează sau transportă obiecte, dacă una întâlnește un obstacol, grupul lucrează colectiv pentru a depăși acel obstacol. Dacă există o lacună în cale, de exemplu, ele vor forma un pod pentru ca alte furnici să poată trece – și aceasta este inspirația pentru acest studiu,” a spus ea. “Prin robotică, putem obține o înțelegere mai bună a dinamicii și a comportamentelor colective ale acestor sisteme biologice și putem explora cum putem utiliza această tehnologie în viitor.”

Construirea roboților

Ozkan-Aydin s-a bazat pe o imprimantă 3D pentru a construi roboții cu patru picioare, care măsoară 15-20 de centimetri în lungime. Fiecare robot este alcătuit dintr-o baterie de polimer de litiu, un microcontroler și trei senzori. Există un senzor de lumină în față și doi senzori de atingere magnetică în față și spate, care le permite să se conecteze între ei.

Cu adăugarea a patru picioare flexibile, roboții nu au nevoie de atât de mulți senzori și piese, și le ajută să interacționeze cu teren accidentat sau neuniform.

“Nu aveți nevoie de senzori suplimentari pentru a detecta obstacole, deoarece flexibilitatea picioarelor ajută robotul să treacă direct pe lângă ele,” a spus Ozkan-Aydin. “Ei pot testa pentru lacune într-un drum, construind un pod cu corpurile lor; pot muta obiecte individual; sau se pot conecta pentru a muta obiecte colectiv în diferite medii, nu foarte diferit de furnici.”

Roboții au fost testați pe o varietate de suprafețe, cum ar fi iarbă, mulci, frunze și ghinde. Experimentele pe teren plat au implicat o placă de particule și scări cu spumă de izolație, iar alte teste au inclus o carpetă cu păr lung și blocuri de lemn rectangulare.

Dacă o unitate individuală a rămas blocată, a trimis un semnal către alți roboți. Acești roboți s-au conectat apoi pentru a se sprijini reciproc prin obstacole, lucrând în mod colectiv.

Conform lui Ozkan-Aydin, noua cercetare ar putea ajuta la proiectarea unor roboți cu picioare ieftini care pot adapta la situații neprevăzute și pot efectua sarcini cooperative, cum ar fi misiuni de căutare și salvare, transport colectiv de obiecte și explorare spațială. Ea se va concentra acum pe îmbunătățirea capacităților de control, senzori și putere ale sistemelor.

“Pentru sistemele de roi funcționale, tehnologia bateriilor trebuie îmbunătățită,” a spus ea. “Avem nevoie de baterii mici care pot oferi mai multă putere, ideal mai mult de 10 ore. Altfel, utilizarea acestui tip de sistem în lumea reală nu este sustenabilă.” Limitările suplimentare includ nevoia de mai mulți senzori și motoare mai puternice – în timp ce menține dimensiunea mică a roboților.

“Trebuie să vă gândiți la modul în care roboții ar funcționa în lumea reală, deci trebuie să vă gândiți la câtă putere este necesară, la dimensiunea bateriei pe care o utilizați. Totul este limitat, deci trebuie să luați decizii pentru fiecare parte a mașinii.”