Исследователи строят робота из нескольких меньших, распечатанных на 3D-принтере

Исследователи из Технологический институт штата Джорджия построили робота, полностью состоящего из более мелких, известных как «смартриксы». Эта новая техника передвижения бросает вызов традиционному способу создания роботов из двигателей, аккумуляторов, приводов, сегментов тела, ног и колес. 

Новое исследование было поддержано армейским исследовательским бюро, Национальным научным фондом и исследователями из Северо-Западного университета. Оно было опубликовано в журнале Наука робототехника. 

Эти напечатанные на 3D-принтере умные активные частицы могут выполнять только функцию взмаха двумя руками. Потенциал этих смартикулов меняется всякий раз, когда пять из них заключены в круг. Когда они вместе, они образуют робофизическую систему, называемую «суперматерией», подталкивая друг друга. Затем эта суперструктура может двигаться независимо. Если добавить датчик звука или света, им можно будет управлять с помощью стимула. 

Эта новая система все еще находится в зачаточном состоянии, но идея создания роботов из группировки более мелких имеет огромный потенциал. Он обеспечивает групповые возможности и может привести к механическому контролю над небольшими роботами. Группировка более мелких роботов также может привести к новому способу передвижения.

Дэн Голдман — профессор семьи Данн в Школе физики Технологического института Джорджии. 

«Это очень примитивные роботы, поведение которых определяется механикой и законами физики», — сказал он. «Мы не собираемся снабжать их всех сложными системами управления, датчиками и вычислениями. По мере того, как роботы становятся всё меньше и меньше, нам придётся использовать принципы механики и физики для управления ими, поскольку у них не будет того уровня вычислений и датчиков, который необходим для традиционного управления».

Исследование было построено на изучении строительных скоб, которые были засыпаны в контейнер со съемными стенками. Бывший аспирант, а ныне преподаватель Калифорнийского университета в Сан-Диего Ник Гравиш удалил стенки контейнера, чтобы создать конструкции, которые могли стоять отдельно. Он понял, что механические объекты можно собирать вместе, чтобы создавать структуры, которые могут делать гораздо больше, чем их отдельные компоненты. 

«Робот, сделанный из других рудиментарных роботов, стал видением», — сказал Голдман. «Вы можете представить себе создание робота, в котором вы немного подкорректируете его геометрические параметры, и возникнет качественно новое поведение».

Уилл Савой, аспирант-исследователь, создал смартикулы на батарейках с помощью 3D-принтера. У них были двигатели, простые датчики и некоторая вычислительная мощность. По отдельности умнички мало что могут сделать, но они могут менять местоположение и взаимодействовать друг с другом, когда их помещают в кольцо. 

«Хотя ни один отдельный робот не мог двигаться сам по себе, облако, состоящее из нескольких роботов, могло двигаться, раздвигаясь, и сжиматься, собираясь вместе», — говорит Голдман. «Если вы поместите кольцо вокруг облака маленьких роботов, они начнут пинать друг друга, а большее кольцо — то, что мы называем суперсмартикли — будет двигаться случайным образом».

Исследователи также узнали, что они могут контролировать движение роботов с помощью фотодатчиков. Они смогли остановить взмахи руками с помощью луча света. 

«Если вы правильно направите фонарик, вы сможете выделить робота, которого хотите сделать неактивным, и это заставит кольцо наклоняться к нему или от него, даже если ни один робот не запрограммирован двигаться к свету», — объяснил Голдман. «Это позволило управлять ансамблем очень элементарным, стохастическим способом».

Эти новые разработки помогут в создании роевых роботов, состоящих из нескольких небольших устройств. Их можно изменить так, чтобы они были полезны в различных ситуациях и приложениях. Армия США также проявила интерес к новому проекту, поскольку он может помочь в создании роботов, меняющих форму, которые могут изменять свои модальности и функции.