Нодячуючий розвиток робототехніки з'явився з спільних досліджень науковців UC Santa Barbara та Tu Dresden, які спроектували рій програмованих роботів, здатних перетворювати та адаптуватись у режимі реального часу, наслідуючи біологічні процеси, що спостерігаються в живих клітинах. Натхненний механічною адаптованою ембріональними тканинами, робототехнічними колективними переходами між рідинними та твердими станами, що забезпечують такі завдання, як підшипники важких навантажень, самостійне відновлення та переробка на вимогу.
Біо натхненні принципи дизайну
Команда проводила паралелі між робототехнічною системою та динамічною поведінкою клітин під час ембріонального розвитку. У живих ембріонах тканини досягають структурної складності за допомогою скоординованих клітинних рухів, керованих трьома ключовими механізмами:
Плизування: Клітини тимчасово "протікають" повз один одного, щоб реорганізуватися перед стабілізацією в тверді конфігурації.
Поляризація: Клітини вирівнюються спрямовано, щоб генерувати колективні сили.
Сідання: Клітини підтримують зв’язки навіть під час перестановки, забезпечуючи структурну цілісність.
Роботична архітектура рою
Кожен дископодібний робот (діаметр 5 см) працює автономно за допомогою бортового літій-іонного акумулятора, забезпечуючи 30 хвилин неповторної функціональності. Периферійні передачі дозволяють локомоцію, тоді як обертові магніти дозволяють тимчасово адгезію між одиницями. Поляризований датчик світла на вершині кожного робота виявляє спрямовані підказки, перекладаючи інтенсивність світла в параметри руху:
Напрямок: Визначається кутом світла поляризації.
Примушувати: Пропорційно інтенсивності світла, диктуюча швидкість обертання передач.
Інтелектуальна система управління
Дослідники впровадили основу на основі правил для організації поведінки рою без попереднього проектування конкретних форм або рухів. За допомогою модуляції світлових сигналів колектив чергується між реорганізацією рідини та твердою стабілізацією. Ключові демонстрації включали:
Структурне мости: Дві підгрупи об'єдналися для формування навантажувального мосту, що підтримує 5 кг.
Платформи з високою ємністю: Конфігурації стійкі ваги до 70 кг (масштаб людини).
Форма морфування: Протікаючи навколо перешкод, щоб зібрати інструменти (наприклад, гайкові форми).
Самозапис: Автономна корекція структурних дефектів.
Ефективність та масштабованість
Динамічна модуляція світла (імпульс та стійкі сигнали) підвищує енергоефективність під час переходів стану. Модульна конструкція системи пропонує масштабованість, з потенційними програмами в пошуку та рятувальній службі, адаптивній інфраструктурі та налаштованому виробництві.
Опубліковано вНаукапід назвою"Матеріальні робототехнічні колективи з просторово-часовим контролем сили та форми"Це дослідження мостить робототехніку та матеріалознавство, що пропонує зміну парадигми в розробці адаптивних систем, що відображають інтелект біологічних організмів.