Исследователи из Дартмута разрабатывают мягкие роботизированные блоки, которые могут работать в унисон для создания конструкций, способных выдерживать вес, катиться, ходить, захватывать предметы и транспортировать грузы.
В зависимости от поставленной задачи блоки могут принимать форму, наиболее подходящую для ее выполнения. Например, такие роботы потенциально могут быть полезны для быстрого реагирования во время чрезвычайных ситуаций — крупномасштабные версии, сбрасываемые беспилотными летательными аппаратами или вертолетами, могут собираться в защитные импровизированные палатки для спасателей.
“Есть муравьи, которые сообща строят мосты через провалы на своем пути или собираются в водонепроницаемые плоты в случае необходимости. Мы задались целью разработать роботизированные блоки, которые, подобно муравьям, могут объединяться различными способами для выполнения различных функций”, – говорит Луян Чжао, кандидат компьютерных наук в Школе последипломного образования Гуарини, который заинтересовался робототехникой еще в студенческие годы.
StarBlocks, настольный прототип, созданный Чжао и ее сотрудниками из Дартмутской лаборатории реальности и робототехники, Университета Рутгерса и Йельского университета, демонстрирует идею и ее потенциал в качестве динамичного набора инструментов.
Каждый блок, или модуль, имеет каркас в форме звезды. Изготовленная методом 3D-печати из материала, сочетающего свойства пластика и резины, сердцевина модуля легкая, но эластичная.
Конструкция в стиле собаки, построенная из блоков StarBlocks, помогает исследователям исследовать походку при ходьбе. Автор: Кэти Ленхарт
Механические мышцы — пружины, изготовленные из сплавов, которые деформируются при электрическом нагреве, — изменяют форму каркаса, позволяя блоку имитировать движение, изгибаться и изменять размер. Модули крепятся друг к другу с помощью магнитов, закрепленных по углам.
В статье, опубликованной в IEEE Robotics and Automation Letters, исследователи демонстрируют различные конструкции, которые могут создавать модули: несущую архитектуру в виде куполообразной палатки, вращающееся колесо, четвероногое в стиле собаки для изучения различных походок, роботизированную руку, которая может захватывать и перемещать небольшие предметы и линейная цепочка, которая использует волнообразное движение для перемещения мяча по всей его длине.
Исследователи также демонстрируют самосборку блоков вдоль поверхности. С помощью информации о местоположении, отслеживаемой камерой, компьютер может активировать отдельные блоки, заставляя их двигаться навстречу другим и соединяться.
“Это первая в своем роде модульная система, которую вы можете перенастроить, и как только она будет перенастроена, используйте ее гибкость для решения задач”, – говорит соавтор Девин Балкком, профессор компьютерных наук. “Эти задачи включают в себя как передвижение, так и манипулирование; это тоже очень необычно”.
По словам Balkcom, роботы сочетают в себе преимущества различных типов систем. Модульность делает системы универсальными и простыми в ремонте, а модули сочетают в себе гибкость мягких роботов с конструктивными возможностями жестких блоков.