Этим роевым роботам не нужен ИИ, сложные системы управления или даже датчики. Тем не менее, они могут выполнять удивительно сложные задачи.
V-образный звено-бот, состоящий из самодвижущихся частиц, соединенных цепеобразными звеньями.
Инженерный факультет Сеульского национального университета
Они выглядят просто. Они двигаются как команда. И им не нужны датчики, код или команды. Познакомьтесь с роевыми роботами следующего поколения, которые созданы для имитации природы.
Ученые из Гарварда и Сеульского национального университета смело отошли от концепции напичканных датчиками и управляемых искусственным интеллектом роев и представили принципиально простой тип робота, который следует принципам природы, а не коду, действуя синхронно.
В основе их изобретения лежит обманчиво простая идея. Совместное время исследований связало вместе небольшие, самодвижущиеся частицы в гибкие, цепеобразные структуры, и предоставило физике сделать все остальное.
Эти так называемые «линк-боты» не нуждаются в искусственном интеллекте, сложных системах управления или даже датчиках. Тем не менее, они могут выполнять удивительно сложные задачи — двигаться, адаптироваться, исследовать и даже сотрудничать в группе.
Роботизированный дизайн, вдохновленный природой
Это разительный контраст с традиционной групповой робототехникой, которая обычно опирается на набор высокотехнологичных инструментов.
От дронов до миниатюрных ботов — этим машинам требуются передовые датчики, беспроводная связь и точные алгоритмы для поддержания координации.
Такие системы эффективны в контролируемых условиях, однако часто сталкиваются с трудностями, когда речь заходит о доступности, адаптивности или прочности в реальных условиях.
Природа, с другой стороны, процветает за счет простоты.
Муравьиные колонии и группы клеток достигают замечательной координации, используя базовые единицы и не имея централизованного управления, реализуя сложное поведение посредством локальных взаимодействий и физических правил.
Используя эту элегантную логику, исследователи организовали ботов в V-образные цепи, где движение диктовалось исключительно механическими ограничениями. Результат был поразительным: реалистичное, скоординированное поведение возникло с самого начала — без центрального управления, без алгоритмов, без цифрового мозга.
Каждый линк-бот следует простым физическим правилам, которые определяют, как он движется или вращается в цепи. Изменяя геометрию этих звеньев, вся система может перестраиваться и переориентироваться, легко адаптируясь к различным задачам или средам.
Команда продемонстрировала, что, просто изменяя конфигурацию своих связей, эти роботы могут выполнять широкий спектр действий — двигаться вперед, останавливаться, поворачиваться или даже менять направление. Они не просто мобильны; они удивительно проворны.
Связующие боты могут протискиваться через узкие щели, образовывать физические барьеры для блокирования входов и даже окружать и транспортировать объекты. При развертывании в группах они демонстрируют своего рода механическую командную работу, выполняя задачи, которые один бот не смог бы выполнить в одиночку.
Легко выполняет сложные задачи
Чтобы понять эти поведения и настроить их конструкции, исследователи построили подробную вычислительную модель. Эта симуляция позволила им изучить, как различные цепные образования, геометрия связей и количество частиц влияют на движение и координацию.
Проводя бесчисленные виртуальные эксперименты, они смогли систематически расшифровать базовую механику этих возникающих форм поведения.
Результаты исследования показали, что роботы могут выполнять последовательности сложных задач, например, поиск на загроможденной местности, перемещение объектов и совместную работу, без каких-либо датчиков или заранее запрограммированных инструкций.
Минималистский подход открывает путь к новому поколению недорогих, энергоэффективных роботизированных систем, которые могут успешно работать в хаотичных, непредсказуемых условиях.
Исследование проводилось под руководством профессора Хо-Ён Кима, доктора Кёнмин Сон и магистранта Кванву Кима с факультета машиностроения Сеульского национального университета, а также профессора Л. Махадевана и доктора Кимберли Боуэл из Гарварда.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Sourse: interestingengineering.com
