Vědci vytvořili samokonfigurovatelné roje vícenohých robotů

Datum 21.11.2021

Dr. Ozkan-Aydinová a její kolega profesor Goldman pomocí série experimentů ukázali, že roj řetězových nohatých robotů je schopen pohybovat se v náročném prostředí a plnit složité úkoly, které nejsou pro jednotlivé roboty dosažitelné. Foto: University of Notre Dame

Tým amerických vědců vyvinul rekonfigurovatelný roj identických levných čtyřnohých robotů – se směrově flexibilními nohami a ocasem – které lze také autonomně propojit.

“Roboti s nohama se mohou pohybovat v náročných prostředích, jako je nerovný terén a stísněné prostory, a použití končetin nabízí účinnou oporu těla, umožňuje rychlé manévrování a usnadňuje překonávání překážek,” uvedla Dr. Yasemin Ozkan-Aydinová, výzkumná pracovnice robotiky na katedře elektrotechniky na University of Notre Dame.

Dr. Ozkan-Aydinová (na snímku z University of Notre Dame) a její kolega, profesor Daniel Goldman z Georgia Institut of Technology, v rámci studie předpokládali, že fyzické spojení mezi jednotlivými roboty by mohlo zvýšit mobilitu pozemního kolektivního systému nohou.

Jednotliví roboti prováděli jednoduché úkoly, jako je pohyb po hladkém povrchu nebo přenášení lehkého předmětu, ale pokud úkol přesahoval možnosti samostatného robota, roboti se vzájemně fyzicky propojili, aby vytvořili větší vícenohý systém a společně překonali problémy.

“Když mravenci sbírají nebo přenášejí předměty a narazí na překážku, skupina pracuje kolektivně, aby ji překonala,” řekla Dr. Ozkan-Aydinová. Pokud je na cestě mezera, vytvoří například most, přes který mohou ostatní mravenci cestovat. A tohle je právě tou inspirací celé studie. Díky robotice jsme schopni lépe porozumět dynamice a kolektivnímu chování těchto biologických systémů a prozkoumat, jak bychom mohli tento druh technologie v budoucnu využít.”

Pomocí 3D tiskárny postavili vědci čtyřnohé roboty o velikosti 15 až 20 cm. Každý z nich byl vybaven lithium-polymerovou baterií, mikrokontrolérem a třemi senzory: světelným senzorem vpředu a dvěma magnetickými dotykovými senzory vpředu a vzadu, které umožňují vzájemné propojení robotů.

Čtyři ohebné nohy snížily potřebu dalších senzorů a dílů a poskytly robotům určitou úroveň mechanické inteligence, což pomohlo při kontaktu s nerovným terénem.

“K detekci překážek nepotřebujete další senzory, protože díky pružnosti nohou se robot pohybuje přímo kolem nich,” řekla Dr. Ozkan-Aydinová a dodala: “Mohou testovat mezery v cestě, stavět most svými těly; pohybovat objekty jednotlivě; nebo se spojit a pohybovat objekty kolektivně v různých typech prostředí, ne nepodobně jako mravenci.”

Vědci testovali své roboty na trávě, mulči, listí a popadaných žaludech. Roboti byli testováni také na huňatém koberci a na dřevotřískové desky byly nalepeny obdélníkové dřevěné bloky, které sloužily jako nerovný terén.

Když jednotlivá jednotka uvízla, byl vyslán signál dalším robotům, kteří se spojili a poskytli podporu pro úspěšné překonání překážek při společné práci.

“Náš návrh je třeba ještě vylepšit,” řekla Dr. Ozkan-Aydinonová, “očekáváme však, že naše poznatky poslouží jako podklad pro návrh levných rojů vybavených nohama, které se mohou přizpůsobit nepředvídaným situacím a plnit kooperativní úkoly v reálném světě, jako jsou pátrací a záchranné operace, kolektivní přeprava objektů, průzkum vesmíru a monitorování životního prostředí.”

Ozkan-Aydinová zahájila výzkum pro tuto studii na začátku roku 2020, kdy byla velká část země uzavřena kvůli pandemii COVID-19. Po vytištění každého robota postavila a prováděla experimenty doma, na zahradě nebo na hřišti se svým synem. Právě proto tyto roboty testovala na trávě, mulči, listí a popadaných žaludech, jak jsme se v článku už zmínili.

Práce týmu byla publikována v časopise Science Robotics.

Radim Ptáček
Zdroj: Science Robotics, University of Notre Dame

Volty 700 x 200 px

Napsat komentář