Robotiikan uraauurtava kehitys on syntynyt UC Santa Barbaran ja Tu Dresdenin tutkijoiden yhteistyötutkimuksista, jotka suunnittelivat ohjelmoitavien robottien parven, joka kykenee morfioimaan ja sopeutumaan reaaliajassa jäljittelemällä elävissä soluissa havaittuja biologisia prosesseja. Alkion kudosten mekaanisen sopeutumiskyvyn, robottikollektiivisten siirtymien, nesteen kaltaisten ja kiinteiden kaltaisten tilojen välillä, mikä mahdollistaa tehtävät, kuten raskaiden kuormitusten, omakorjauksen ja tarpeen mukaan.
Bio-inspiroimat suunnitteluperiaatteet
Ryhmä veti rinnakkaisia robottijärjestelmänsä ja solujen dynaamisen käyttäytymisen välillä alkion kehityksen aikana. Elävissä alkioissa kudokset saavuttavat rakenteellisen monimutkaisuuden koordinoitujen solumenteiden avulla, joita johtaa kolme avainmekanismia:
Fluidisaatio: Solut "virtaavat" väliaikaisesti toistensa ohi uudelleenorganisoitumiseksi ennen stabilointia kiinteiksi kokoonpanoiksi.
Polarisaatio: Solut kohdistuvat suunnan aikaansaamiseksi kollektiivisten voimien tuottamiseksi.
Tarttuvuus: Solut ylläpitävät yhteyksiä jopa uudelleenjärjestelyn aikana, varmistaen rakenteellisen eheyden.
Robottiparmarkkitehtuuri
Jokainen levynmuotoinen robotti (halkaisija 5 cm) toimii itsenäisesti laivalla olevan litium-ioni-akun kautta, tarjoamalla 30 minuutin sidottamattoman toiminnallisuuden. Perifeeriset hammaspyörät mahdollistavat liikkumisen, kun taas pyörivät magneetit mahdollistavat väliaikaisen tarttumisen yksiköiden välillä. Jokaisen robotin yläpuolella oleva polarisoitu valosanturi havaitsee suuntaviivat, kääntäen valon voimakkuuden liikeparametreiksi:
Suunta: Määritetty kevyellä polarisaatiokulmalla.
Pakottaa: Verrannollinen valon voimakkuuteen, sanelun kiertonopeuteen.
Älykäs ohjausjärjestelmä
Tutkijat toteuttivat sääntöpohjaisen kehyksen parvien käyttäytymisen järjestämiseksi ilman ohjelmointia erityisiä muotoja tai liikkeitä. Moduloimalla valonsignaaleja, kollektiivi vaihteli nesteen uudelleenorganisoinnin ja kiinteän stabiloinnin välillä. Tärkeimmät esittelyt sisältyivät:
Rakenteellinen silta: Kaksi alaryhmää sulautettiin muodostamaan kuormitussilta, joka tukee 5 kg.
Suuren kapasiteetin alustat: Konfiguraatiot jatkoivat painoa jopa 70 kg (ihmisen mittakaava).
Muodonmuutos: Virtaaminen esteiden ympärille työkalujen kokoamiseksi (esim. Araamimaiset muodot).
Omankorjaus: Rakenteellisten vikojen autonominen korjaus.
Tehokkuus ja skaalautuvuus
Dynaaminen valonmodulaatio (pulssi vs. tasaiset signaalit) paransi energiatehokkuutta tilansiirtymien aikana. Järjestelmän modulaarinen suunnittelu viittaa skaalautuvuuteen, jolla on potentiaalisia sovelluksia haku- ja pelastus-, adaptiivisessa infrastruktuurissa ja uudelleenkonfiguroitavissa valmistuksessa.
JulkaistuTiedeotsikossa"Materiaalimaisten robottiryhmien, joilla on lujuuden ja muodon spatiotemporaalinen hallinta", "Tämä tutkimus siltaa robotti- ja materiaalitiedettä, joka tarjoaa paradigman muutoksen adaptiivisten järjestelmien suunnittelussa, jotka heijastavat biologisten organismien älykkyyttä.