นักวิจัยสร้างหุ่นยนต์จากหุ่นยนต์ขนาดเล็กจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติหลายตัว

นักวิจัยจาก สถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย ได้สร้างหุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่เรียกว่า “smarticles” เทคนิคการเคลื่อนไหวแบบใหม่นี้ท้าทายวิธีดั้งเดิมในการสร้างหุ่นยนต์จากมอเตอร์ แบตเตอรี่ แอคทูเอเตอร์ ส่วนของร่างกาย ขา และล้อ 

งานวิจัยชิ้นใหม่นี้ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานวิจัยกองทัพบก มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น มันถูกตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาการหุ่นยนต์. 

อนุภาคแอคทีฟอัจฉริยะที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เพียงกระพือแขนสองข้างเท่านั้น ศักยภาพของสมาร์ตเคิลเหล่านี้เปลี่ยนแปลงเมื่อใดก็ตามที่มีห้าอันถูกจำกัดอยู่ในวงกลม เมื่ออยู่ด้วยกัน พวกมันจะสร้างระบบโรโบฟิสิคัลที่เรียกว่า supersdmarticle นี้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ หากมีการเพิ่มเซ็นเซอร์เสียงหรือแสง ก็จะสามารถควบคุมผ่านสิ่งเร้าได้ 

ระบบใหม่นี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่แนวคิดในการสร้างหุ่นยนต์จากการจัดกลุ่มหุ่นยนต์ขนาดเล็กเข้าด้วยกันนั้นมีศักยภาพมหาศาล ให้ความสามารถแบบกลุ่ม และอาจนำไปสู่การควบคุมเชิงกลเหนือหุ่นยนต์ขนาดเล็ก การรวมกลุ่มของหุ่นยนต์ขนาดเล็กอาจนำไปสู่การเคลื่อนที่แบบใหม่

Dan Goldman เป็นศาสตราจารย์ Dunn Family ในโรงเรียนฟิสิกส์ที่ Georgia Institute of Technology 

“สิ่งเหล่านี้เป็นหุ่นยนต์พื้นฐานที่มีพฤติกรรมที่ควบคุมโดยกลไกและกฎของฟิสิกส์” เขากล่าว “เราไม่ได้ต้องการให้มีการควบคุม การตรวจจับ และการคำนวณที่ซับซ้อนในสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด เมื่อหุ่นยนต์มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เราจะต้องใช้กลไกและหลักการทางฟิสิกส์เพื่อควบคุมพวกมัน เพราะพวกมันไม่มีระดับของการคำนวณและการตรวจจับที่เราต้องการสำหรับการควบคุมแบบเดิม”

การวิจัยนี้สร้างขึ้นจากการศึกษาลวดเย็บกระดาษที่ใช้ในการก่อสร้างที่เทลงในภาชนะที่มีด้านที่ถอดออกได้ อดีตนักศึกษาปริญญาเอกและปัจจุบันเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก นิค กราวิช จากนั้นได้รื้อผนังของตู้คอนเทนเนอร์ออกเพื่อสร้างโครงสร้างที่สามารถยืนอยู่คนเดียวได้ เขาตระหนักว่าวัตถุเชิงกลสามารถประกอบเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่สามารถทำได้มากกว่าส่วนประกอบแต่ละชิ้น 

“หุ่นยนต์ที่สร้างจากหุ่นยนต์พื้นฐานอื่นๆ กลายเป็นวิสัยทัศน์” โกลด์แมนกล่าว “คุณสามารถจินตนาการถึงการสร้างหุ่นยนต์โดยที่คุณจะปรับแต่งพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของมันเล็กน้อย และสิ่งที่เกิดขึ้นคือพฤติกรรมใหม่ในเชิงคุณภาพ”

Will Savoie ผู้ช่วยวิจัยระดับบัณฑิตศึกษา ได้สร้างสมาร์ทติเคิลที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ พวกเขามีมอเตอร์ เซ็นเซอร์อย่างง่าย และกำลังประมวลผลบางอย่าง แต่พวกมันสามารถเปลี่ยนตำแหน่งและโต้ตอบกันได้เมื่อสวมแหวน 

“แม้ว่าจะไม่มีหุ่นยนต์แต่ละตัวเคลื่อนที่ได้ด้วยตัวมันเอง แต่คลาวด์ที่ประกอบด้วยหุ่นยนต์หลายตัวก็สามารถเคลื่อนที่ได้เมื่อมันผลักตัวมันออกจากกันและหดตัวเมื่อมันดึงตัวมันเข้าด้วยกัน” โกลด์แมนกล่าว “ถ้าคุณใส่วงแหวนรอบก้อนเมฆของหุ่นยนต์ตัวเล็ก ๆ พวกมันจะเริ่มเตะกัน และวงแหวนที่ใหญ่กว่า – ที่เราเรียกว่า supersmarticle – จะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ แบบสุ่ม”

นักวิจัยยังได้เรียนรู้ว่าพวกเขาสามารถควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้โดยใช้เซ็นเซอร์ภาพถ่าย พวกเขาสามารถหยุดแขนไม่ให้กระพือปีกด้วยลำแสง 

“ถ้าคุณปรับมุมไฟฉายให้ถูก คุณจะสามารถไฮไลท์หุ่นยนต์ที่คุณต้องการไม่ให้ใช้งาน และนั่นทำให้วงแหวนเซถลาเข้าหาหรือออกห่างจากมัน แม้ว่าจะไม่มีหุ่นยนต์ใดได้รับการตั้งโปรแกรมให้เคลื่อนที่เข้าหาแสง” โกลด์แมนอธิบาย “นั่นทำให้การควบคุมวงดนตรีเป็นไปอย่างเรียบง่ายและสุ่มเสี่ยง”

การพัฒนาใหม่เหล่านี้จะช่วยในการสร้างหุ่นยนต์ฝูงที่ประกอบด้วยอุปกรณ์ขนาดเล็กหลายชิ้น สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อให้มีประโยชน์ในสถานการณ์และการใช้งานที่หลากหลาย กองทัพสหรัฐฯ ให้ความสนใจในโครงการใหม่นี้เช่นกัน เนื่องจากสามารถช่วยสร้างหุ่นยนต์ที่เปลี่ยนรูปร่างได้ ซึ่งสามารถเปลี่ยนรูปแบบและการทำงานของมันได้