Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT), Колумбийского университета и других вузов разработали простых дискообразных роботов, которые объединяются в большие группы для транспортировки объектов и выполнения других задач, сообщается на сайте MIT.
Так называемая система «робототехники частиц», основанная на проекте MIT, Колумбийской школы инженерных и прикладных наук, Корнелльского и Гарвардского университетов, включает в себя множество отдельных дискообразных блоков, названных «частицами». Частицы слабо связаны друг с другом магнитами, расположенными по периметру каждого диска. Роботизированная деталь может делать только две вещи: расширяться и сжиматься. Но это движение, когда оно тщательно рассчитано, позволяет отдельным частицам толкать и тянуть друг друга в согласованном движении. Датчики на роботах позволяют группе из нескольких частиц притягиваться к источникам света.
В статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи описали кластер, собранный из двух десятков реальных роботизированных частиц, и виртуальную модель группы, состоящую из 100 тысяч деталей.
Роботы-частицы могут образовывать различные конфигурации, плавно преодолевать препятствия и проходить сквозь узкие проемы. Примечательно, что ни одна из частиц напрямую не взаимодействует с другой, детали не полагаются друг на друга, чтобы функционировать, поэтому количество частиц можно регулировать: добавить несколько или убрать – и при этом вся группа не пострадает. Исследователи показали, что роботизированная система может выполнять задачи, даже когда многие детали работают со сбоями.
Каждое устройство робота-частиц имеет цилиндрическое основание с батареей, небольшим двигателем, датчиками, которые определяют интенсивность света, а также микроконтроллер и компонент связи, который отправляет и принимает сигналы. Сверху установлена детская игрушка – «кольцо Хобермана», которое состоит из маленьких панелей, собранных в кольцо. Их можно растягивать, чтобы расширить кольцо, и, наоборот, стягивать друг к другу, чтобы кольцо стало меньше. На каждой панельке установлено по два небольших магнита.
Хитрость заключалась в том, чтобы запрограммировать частицы робота на расширение и сжатие в точной последовательности, чтобы подтолкнуть всю группу к источнику света. Для этого исследователи оснастили каждую частицу алгоритмом, который анализирует передаваемую информацию об интенсивности света от каждой частицы, без необходимости прямой связи между частицами. Датчики одной детали определяют интенсивность света, исходящего от источника; чем ближе частица к источнику света, тем больше интенсивность. Каждая деталь постоянно передает сигнал, который делит воспринимаемый уровень интенсивности между всеми остальными частицами. Если роботы определяют интенсивность света по школе от 1 до 10, то ближайший к свету робот зарегистрирует 10-й уровень, а самый дальний робот отметит первый уровень.
«Это немного похоже на "серую слизь", – говорит Липсон, профессор машиностроения из Колумбийской школы инженерных и прикладных наук, ссылаясь на научно-фантастическую концепцию самовоспроизводящегося робота, содержащего миллиарды наноботов. – Ключевым новшеством здесь является то, что у вас есть новый тип робота, у которого нет централизованного управления, нет фиксированной формы, а его компоненты не имеют уникальной идентичности».
Сейчас у исследователей в планах создать миниатюрных роботов, состоящих из миллионов микроскопических частиц.
[Фото: FELICE FRANKEL]
