Інженер створює багаторукі роїові роботи

Дослідник Університету Нотр-Дам створив багаторукі роботи, які можуть маневрувати у складних середовищах і виконувати складні завдання як рій.

Дослідження було опубліковано в Science Robotics.

Ясемін Озкан-Айдін – асистент професора електротехніки в університеті. Вона створила нову роботу.

“Роботи з ногами можуть переміщуватися у складних середовищах, таких як нерівна місцевість і тісні простори, а використання кінцівок забезпечує ефективну підтримку тіла, дозволяє швидко маневрувати і перетинати перешкоди”, – сказала Озкан-Айдін. “Однак, роботи з ногами стикаються з унікальними проблемами рухливості у наземних середовищах, що призводить до зниження рухової ефективності.”

Поліпшення рухливості

Озкан-Айдін припустила, що фізичний зв’язок між окремими роботами може підвищити рухливість наземної системи з ногами. З’єднавши окремі роботи між собою, щоб утворити багаторукову систему, вони можуть колективно подолати перешкоди краще, ніж окрема робота, яка виконує малі завдання.

“Коли мурахи збирають або перевозять об’єкти, якщо одна з них зустрічає перешкоду, група працює колективно, щоб подолати цю перешкоду. Якщо в шляху є пробіл, наприклад, вони утворять міст, щоб інші мурахи могли перетинати – і це є джерелом натхнення для цього дослідження”, – сказала вона. “Через робототехніку ми можемо краще зрозуміти динаміку і колективну поведінку цих біологічних систем і дослідити, як ми можемо використовувати цю технологію в майбутньому.”

Створення роботів

Озкан-Айдін використала 3D-принтер для створення чотирируких роботів, які мають довжину 15-20 сантиметрів. Кожен з них складається з літій-полімерної батареї, мікроконтролера і трьох сенсорів. Є світловий сенсор спереду і два магнітних сенсори спереду і ззаду, які дозволяють їм з’єднуватися між собою.

З додаванням чотирьох гнучких ніг роботам не потрібно багато сенсорів і деталей, і це допомагає їм взаємодіяти з нерівною або нерівномірною поверхнею.

“Вам не потрібно додаткові сенсори для виявлення перешкод, оскільки гнучкість ніг допомагає роботам рухатися прямо повз них”, – сказала Озкан-Айдін. “Вони можуть тестувати пробіли в шляху, утворюючи міст своїми тілами; рухати об’єкти окремо; або з’єднуватися, щоб рухати об’єкти колективно в різних середовищах, не схожих на мурах.”

Роботи були протестовані на різних поверхнях, таких як трава, мульча, листя і жолуді. Експерименти на рівній поверхні включали дерев’яні дошки і сходи з ізоляційною піною, а інші тести включали шерстяний килим і прямокутні дерев’яні блоки.

Якщо окрема одиниця застрягла, вона надсилала сигнал іншим роботам. Ці роботи потім з’єднувалися між собою, щоб підтримувати одна одну через перешкоди під час колективної роботи.

За словами Озкан-Айдін, нове дослідження може допомогти у створенні низьковитратних роїових роботів, які можуть адаптуватися до непередбачених ситуацій і виконувати колективні завдання, такі як пошуково-рятувальні місії, колективний транспорт об’єктів і дослідження космосу. Тепер вона зосередиться на покращенні контролю, чуття і потужності систем.

“Для функціональних роїових систем технологія батарей повинна бути покращена”, – сказала вона. “Нам потрібні маленькі батареї, які можуть забезпечити більше потужності, ідеально тривалістю понад 10 годин. В іншому випадку використання цієї системи у реальному світі не є сталим.” Додаткові обмеження включають необхідність更多 сенсорів і більш потужних двигунів – при збереженні малих розмірів роботів.

“Вам потрібно подумати, як роботи будуть функціонувати у реальному світі, тому вам потрібно подумати, скільки потужності потрібно, розміру батареї, яку ви використовуєте. Все обмежено, тому вам потрібно приймати рішення щодо кожної частини машини.”