Основно развитие на роботиката се появи от съвместни изследвания на учени от UC Santa Barbara и Tu Dresden, които проектираха рояк от програмируеми роботи, способни да се преобразуват и адаптират в реално време, като подражават на биологични процеси, наблюдавани в живите клетки. Вдъхновен от механичната адаптивност на ембрионалните тъкани, роботизираните колективни преходи между течности и твърди състояния, които позволяват задачи като носещи тежки товари, самостоятелно ремонт и преобразуване при поискване.
Принципи на био-вдъхновен дизайн
Екипът привлече паралели между тяхната роботизирана система и динамичното поведение на клетките по време на ембрионалното развитие. При живите ембриони тъканите постигат структурна сложност чрез координирани клетъчни движения, задвижвани от три ключови механизма:
Флуидизация: Клетките временно „протичат“ покрай една друга, за да се реорганизират, преди да се стабилизират в твърди конфигурации.
Поляризация: Клетките се привеждат в съответствие, за да генерират колективни сили.
Адхезия: Клетките поддържат връзки дори по време на пренареждане, осигурявайки структурна цялост.
Роботизирана роялна архитектура
Всеки робот във формата на диск (диаметър 5 см) работи автономно чрез бордова литиево-йонна батерия, осигурявайки 30 минути необвързана функционалност. Периферните предавки позволяват локомоция, докато въртящите се магнити позволяват временна адхезия между единиците. Поляризиран сензор за светлина върху всеки робот открива насочени сигнали, превеждайки интензивността на светлината в параметри на движението:
Посока: Определен от ъгъла на поляризация на светлината.
Сила: Пропорционален на интензивността на светлината, диктуване на скоростта на въртене на предавката.
Интелигентна система за управление
Изследователите приложиха рамка, базирана на правила, за да организира поведението на рояка, без да предварително програмира специфични форми или движения. Чрез модулиране на светлинни сигнали колективът се редува между реорганизацията на течността и твърдата стабилизация. Включени ключови демонстрации:
Структурно свързване: Две подгрупи се обединиха, за да образуват мост, носещ товар, поддържащ 5 кг.
Платформи с висок капацитет: Конфигурации поддържат тегла до 70 кг (човешки мащаб).
Формиране на формата: Тече около препятствия за сглобяване на инструменти (напр. Форми, подобни на гаечен ключ).
Самосъпътване: Автономна корекция на структурните дефекти.
Ефективност и мащабируемост
Динамичната светлинна модулация (пулсиране спрямо стабилни сигнали) повишава енергийната ефективност по време на държавните преходи. Модулният дизайн на системата предполага мащабируемост с потенциални приложения в търсене и спасяване, адаптивна инфраструктура и преконфигурируемо производство.
Публикувано вНаукапод заглавието"Материални роботизирани колективи с пространствено-времеви контрол на силата и формата" "Това изследване мостови роботика и наука за материалите, предлагайки промяна в парадигмата при проектирането на адаптивни системи, които отразяват интелигентността на биологичните организми.