Các nhà nghiên cứu xây dựng robot từ nhiều thiết bị nhỏ hơn được in 3D

Các nhà nghiên cứu từ Georgia Institute of Technology đã xây dựng một robot hoàn toàn由 các thiết bị nhỏ hơn được gọi là “smarticles”. Kỹ thuật di chuyển mới này thách thức cách tạo ra robot truyền thống từ động cơ, pin, bộ truyền động, đoạn thân, chân và bánh xe.

Nghiên cứu mới này được hỗ trợ bởi Văn phòng Nghiên cứu Quân đội, Quỹ Khoa học Quốc gia và các nhà nghiên cứu từ Đại học Northwestern. Nó được công bố trên tạp chí Science Robotics.

Những hạt hoạt động thông minh 3D này chỉ có thể thực hiện chức năng vỗ cánh của hai cánh tay. Tiềm năng của những smarticle này thay đổi khi có năm trong số chúng bị giới hạn trong một vòng tròn. Khi cùng nhau, chúng tạo thành một hệ thống vật lý gọi là “supersmarticle” bằng cách đẩy nhau. Hệ thống supersmarticle này sau đó có thể di chuyển độc lập. Nếu một cảm biến âm thanh hoặc ánh sáng được thêm vào, nó có thể được điều khiển thông qua kích thích.

Hệ thống mới này vẫn còn trong giai đoạn sơ sinh, nhưng ý tưởng tạo ra robot từ nhóm các thiết bị nhỏ hơn có tiềm năng lớn. Nó cung cấp khả năng nhóm, và nó có thể dẫn đến kiểm soát cơ học dựa trên các robot nhỏ. Việc nhóm các robot nhỏ hơn cũng có thể dẫn đến một phương pháp di chuyển mới.

Dan Goldman là giáo sư của gia đình Dunn tại Trường Vật lý của Georgia Institute of Technology.

“Đây là những robot rất cơ bản, hành vi của chúng bị chi phối bởi cơ học và các định luật vật lý,” ông nói. “Chúng tôi không tìm cách đặt kiểm soát, cảm biến và tính toán phức tạp lên chúng. Khi robot trở nên nhỏ hơn và nhỏ hơn, chúng tôi sẽ phải sử dụng cơ học và nguyên tắc vật lý để kiểm soát chúng vì chúng sẽ không có mức độ tính toán và cảm biến mà chúng tôi cần cho kiểm soát truyền thống.”

Nghiên cứu này được xây dựng dựa trên nghiên cứu về các đinh xây dựng được đổ vào một容器 có thể tháo rời. Một sinh viên tiến sĩ trước đây và hiện là thành viên giảng dạy tại Đại học California San Diego, Nick Gravish, sau đó đã loại bỏ các tường của容器 để tạo ra các cấu trúc có thể đứng một mình. Ông nhận ra rằng các đối tượng cơ học có thể được lắp ráp lại với nhau để tạo ra các cấu trúc có thể làm được nhiều hơn so với các thành phần riêng lẻ.

“Một robot được tạo ra từ các robot cơ bản khác trở thành tầm nhìn,” Goldman nói. “Bạn có thể tưởng tượng tạo ra một robot mà bạn có thể điều chỉnh các tham số hình học của nó một chút và những gì xuất hiện là các hành vi mới chất lượng.”

Will Savoie, một trợ lý nghiên cứu sau đại học, đã tạo ra các smarticle được cấp nguồn pin từ một máy in 3D. Chúng có động cơ, cảm biến đơn giản và một số khả năng tính toán. Cá nhân, các smarticle không thể làm được nhiều, nhưng chúng có thể thay đổi vị trí và tương tác với nhau khi được đặt trong một vòng tròn.

“Ngay cả khi không có robot nào có thể di chuyển một mình, đám mây được tạo thành từ nhiều robot có thể di chuyển khi nó đẩy mình ra xa và thu nhỏ lại khi nó kéo mình lại với nhau,” theo Goldman. “Nếu bạn đặt một vòng tròn xung quanh đám mây các robot nhỏ, chúng bắt đầu đá nhau và vòng tròn lớn hơn – những gì chúng tôi gọi là supersmarticle – di chuyển ngẫu nhiên.”

Các nhà nghiên cứu cũng học được rằng họ có thể kiểm soát chuyển động của các robot bằng cách sử dụng cảm biến ánh sáng. Họ có thể ngăn chặn cánh tay vỗ bằng một chùm ánh sáng.

“Nếu bạn đặt đèn pin ở đúng góc, bạn có thể làm nổi bật robot mà bạn muốn không hoạt động, và điều đó khiến vòng tròn di chuyển về phía hoặc xa khỏi nó, ngay cả khi không có robot nào được lập trình để di chuyển về phía ánh sáng,” Goldman giải thích. “Điều đó cho phép điều khiển tập thể theo cách rất cơ bản, ngẫu nhiên.”

Những phát triển mới này sẽ giúp tạo ra các robot đàn được tạo thành từ nhiều thiết bị nhỏ hơn. Chúng có thể được thay đổi để trở nên hữu ích trong nhiều tình huống và ứng dụng khác nhau. Quân đội Hoa Kỳ cũng đã quan tâm đến dự án mới này vì nó có thể giúp tạo ra các robot thay đổi hình dạng có thể thay đổi các chế độ và chức năng của chúng.