Revolucionarni razvoj robotike nastao je iz suradničkog istraživanja znanstvenika iz UC Santa Barbara i Tu Dresdena, koji su projektirali gomilu programabilnih robota sposobnih za morfiranje i prilagođavanje u stvarnom vremenu oponašanjem bioloških procesa opaženih u živim stanicama. Inspirirani mehaničkom prilagodljivošću embrionalnih tkiva, robotski kolektivni prijelazi između stanja sličnih tekućini i čvrstog, omogućavajući zadatke kao što su nošenje teških opterećenja, samo-ponovnica i preoblikovanje na zahtjev.
Bio inspirirani načela dizajna
Tim je privukao paralele između svog robotskog sustava i dinamičkog ponašanja stanica tijekom embrionalnog razvoja. U živim embrionima tkiva postižu strukturnu složenost koordiniranim staničnim pokretima vođenim tri ključna mehanizma:
Fluidizacija: Stanice privremeno "protoče" jedna s drugim kako bi se reorganizirale prije stabilizacije u čvrste konfiguracije.
Polarizacija: Stanice se usmjeravaju usmjerene na stvaranje kolektivnih sila.
Prianjanje: Stanice održavaju veze čak i tijekom preuređenja, osiguravajući strukturni integritet.
Robotska arhitektura roja
Svaki robot u obliku diska (promjer 5 cm) autonomno djeluje putem brodogradnje litij-ionske baterije, pružajući 30 minuta neobrađene funkcionalnosti. Periferni zupčanici omogućuju lokomociju, dok magneti koji se mogu okretati omogućuju privremenu prianjanje između jedinica. Polarizirani senzor svjetlosti na vrhu svakog robota otkriva usmjerene znakove, prevodeći intenzitet svjetlosti u parametre pokreta:
Smjer: Određeno laganim kutom polarizacije.
Sila: Proporcionalno intenzitetu svjetlosti, diktirajući brzinu rotacije zupčanika.
Inteligentni upravljački sustav
Istraživači su implementirali okvir koji se temelji na pravilima za orkestriranje ponašanja rojeva bez unaprijed programiranja određenih oblika ili prijedloga. Modulacijom svjetlosnih signala, kolektiv se izmjenjivao između reorganizacije tekućine i stabilizacije krute tvari. Ključne demonstracije uključuju:
Strukturalno premošćivanje: Dvije podskupine spojene su u oblikovanje mosta s opterećenjem koji podržava 5 kg.
Platforme velikog kapaciteta: Konfiguracije su održavale utege do 70 kg (ljudska razmjera).
Oblik morphing: Teče oko prepreka za sastavljanje alata (npr. Oblici slični ključevima).
Samo-popravljanje: Autonomna korekcija strukturnih oštećenja.
Učinkovitost i skalabilnost
Dinamička modulacija svjetla (pulsiranje u odnosu na stabilne signale) povećala je energetsku učinkovitost tijekom prijelaza stanja. Modularni dizajn sustava sugerira skalabilnost, s potencijalnim aplikacijama u pretraživanju i spašavanju, prilagodljivoj infrastrukturi i rekonfigurabilnoj proizvodnji.
Objavljeno uZnanostpod naslovom"Robotski kolektivi poput materijala s prostornotemporalnom kontrolom snage i oblika", "Ovo istraživanje premošćuje robotiku i znanost o materijalima, nudeći promjenu paradigme u dizajniranju adaptivnih sustava koji zrcale inteligenciju bioloških organizama.