Здание обычных роботов, как правило, требуется тщательно комбинируя компоненты, такие как двигатели, аккумуляторы, приводы, сегментов тела, ног и колес. Теперь, исследователи применили новый подход, полностью построить робота из небольших роботов, известный как «smarticles», чтобы раскрыть принципы потенциально новый метод передвижения.
Напечатанный на 3D-принтере smarticles — короткая для умных активных частиц-может сделать только одно: махать двумя руками. Но, когда пять из этих smarticles заключены в круг, они начали подталкивать друг друга, образуя систему robophysical известен как «supersmarticle», что может двигаться сам по себе. Добавление света или звуковой датчик позволяет supersmarticle двигаться в ответ на стимул, и даже управляется достаточно хорошо, чтобы ориентироваться в лабиринте.
Хотя и в зачаточной форме сейчас, идея создания роботов из небольших роботов, и воспользовавшись группы возможности, которые возникают путем объединения физических лиц, могла предоставить управление механическое, основанные на очень маленьких роботов. В конечном счете, эмерджентное поведение группы может дать новый подход к контролю локомоций и для маленьких роботов, которые потенциально могут изменить форму.
«Это очень примитивные роботы, поведение которых доминируют механика и законы физики», — сказал Дэн Голдман, дан семье профессора в Школе физики технологического института Джорджии. «Мы не стремимся поставить сложного управления, датчиков и вычисление на их всех. Как роботы становятся все меньше и меньше, нам придется использовать механику и принципы физики, чтобы контролировать их, потому что они не имеют уровень вычислений и зондирование нам понадобится для обычного контроля».
Исследование, которое было поддержано научно-исследовательским управлением армии и Национального научного фонда, планируется опубликовать 18 сентября в журнале Science робототехники. Исследователи из Северо-Западного университета также внесли свой вклад в проект.
Основой для исследования пришло от маловероятного источника: исследование строительного степлера. При заливке этих тяжелых скоб в контейнер со съемными бортами, бывший аспирант Ник Gravish-теперь преподаватель в Университете Калифорнии в Сан-Диего, создали структуры, которые будут стоять сами по себе после того, как стенки контейнера были удалены.
Встряхнув штапельных башен в конечном итоге привело их к краху, но наблюдения привели к осознанию того, что просто запутывание механических объектов можно создавать структуры с возможностями далеко за рамки тех отдельных компонентов.
«Робот сделан из другие примитивные роботы стали видения,» Голдман сказал. «Вы могли бы придумать робота, в котором ты хотел бы изменить его геометрических параметров немного, и возникает качественно новое поведение».
Изучить концепцию, научный сотрудник будет Савойя использовали 3D-принтер для создания батарейка smarticles, которые имеют двигатели, простые датчики и ограниченные вычислительные мощности. Устройства могут менять свое расположение только тогда, когда они взаимодействуют друг с другом устройств, в то время как заключенный в кольцо.
«Даже несмотря на отсутствие отдельного робота может двигаться сама по себе, облако, состоящее из нескольких роботов может двигаться так, как он вытолкнул себя отдельно и сжиматься, он потянул себя вместе», — пояснил Гольдман. «Если вы положите кольцо вокруг облако крошечных роботов, они начинают пинать друг друга вокруг и чем больше кольцо-тем, что мы называем supersmarticle — движется вокруг случайным образом.»
Исследователи заметили, что если один маленький робот перестал двигаться, возможно, потому, что аккумулятор умер, группа smarticles бы начать двигаться в направлении того, что заглох робот. Аспирант Росс Warkentin научился бы контролировать движение, добавив к роботы, которые способны остановить взмаха руки, когда сильный луч света попадает в одну из них фотодатчики.
«Если вы угол фонарик просто прямо, можно выделить робота вы хотите быть неактивным, что приводит к кольца на произвол судьбы в сторону или подальше от нее, хотя не роботы запрограммированы, чтобы двигаться к свету,» Голдман сказал. «Это позволило рулевого ансамбля в очень зачаточном состоянии, стохастический путь».
Школы профессор физики Курт Wiesenfeld и аспирант Зак Джексон моделируется движение этих smarticles и supersmarticles, чтобы понять, как подталкивает и массы кольца влияет общее движение. Исследователи из Северо-Западного университета изучали, как взаимодействие между smarticles обеспечивало путевое управление.
«Для многих роботов, мы имеем электрический ток движение двигатели, которые генерируют силы на части, которые вместе двигаться робот надежно», — сказал Тодд достопримечательностей, профессором механической инженерии, которые работали с Северо-Западного аспирантов Томас Берруэты и Ана Перван. «Мы узнали, что хотя отдельные smarticles взаимодействовать друг с другом через хаос воздействий шевеление, каждый из которых непредсказуемо, весь робот состоит из тех smarticles движется предсказуемо и так, что мы можем использовать в программе.»
В будущей работе, Гольдман предполагает более сложные взаимодействия, которые используют простые зондирования и возможности движения smarticles. «Люди были заинтересованы в принятии определенного рода рой роботов, которые состоят из других роботов», — сказал он. «Этих структур может быть изменена по требованию для удовлетворения конкретных потребностей, щипая их геометрия».
Проект представляет интерес для американской армии, потому что это может привести к созданию новых роботизированных систем, способных изменять свои формы, механизмы и функции, сказал Сэм Стэнтон, руководитель программы, сложной динамики и системы в армейском исследовательском кабинете, элемент армии США боевые возможности развития Командование Армии научно-исследовательской лаборатории.
«Будущее армии беспилотных систем и сетей, систем себе, чтобы быть способной преобразовывать их форму, метод и функции. Например, робот рой может когда-нибудь быть способным двигаться к реке, а затем самостоятельно формировать структуру, чтобы ликвидировать разрыв,» сказал он. «Научно-исследовательский Дэн Голдман является выявление физических принципов, которые могут оказаться необходимыми для технических эмерджентное поведение в будущем робот коллективов, а также новое понимание фундаментальных компромиссов в производительности системы, отзывчивость, неопределенность, устойчивость и адаптивность.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!