Исследователи успешно создали четвероногих роевых роботов

 

Как инженер-робототехник Ясемин Озкан-Айдын, доцент кафедры электротехники в Университете Нотр-Дам, черпает вдохновение в биологических системах. Коллективное поведение муравьев, пчел и птиц для решения проблем и преодоления препятствий – это то, что исследователи разработали в области воздушной и подводной робототехники. Однако разработка небольших роевых роботов, способных перемещаться по сложной местности, сопряжена с уникальным набором проблем.

В исследовании, опубликованном в Научная робототехникаОзкан-Айдын рассказывает, как ей удалось создать многоногих роботов, способных маневрировать в сложных условиях и коллективно выполнять сложные задачи, подражая своим собратьям в естественном мире.

Исследователи успешно создали четвероногих роевых роботов

Рой роботов. 

«Роботы с ножками могут перемещаться в сложных условиях, таких как пересеченная местность и ограниченное пространство, а использование конечностей обеспечивает эффективную поддержку тела, обеспечивает быструю маневренность и облегчает преодоление препятствий», – сказал Озкан-Айдын. «Однако роботы на ногах сталкиваются с уникальными проблемами мобильности в земных условиях, что приводит к снижению двигательной активности».

Озкан-Айдын сказала, что для исследования она выдвинула гипотезу о том, что физическая связь между отдельными роботами может повысить мобильность наземной коллективной системы. Отдельные роботы выполняли простые или небольшие задачи, такие как перемещение по гладкой поверхности или перенос легкого объекта, но если задача выходила за рамки возможностей отдельного устройства, роботы физически соединялись друг с другом, чтобы сформировать более крупную многоногую систему и все вместе преодолеть проблемы.

«Когда муравьи собирают или транспортируют предметы, если кто-то сталкивается с препятствием, группа работает сообща, чтобы преодолеть это препятствие. Например, если на пути есть разрыв, они образуют мост, чтобы другие муравьи могли пересекать его – и это послужило источником вдохновения для этого исследования », – сказала она. «С помощью робототехники мы можем лучше понять динамику и коллективное поведение этих биологических систем и изучить, как мы могли бы использовать такого рода технологии в будущем».

Прочитайте также  Ученые предупреждают об эволюционных ловушках, грозящих уничтожить человечество

 

С помощью 3D-принтера Озкан-Айдын построил четвероногих роботов длиной от 15 до 20 сантиметров, или примерно от 6 до 8 дюймов. Каждый был оснащен литий-полимерной батареей, микроконтроллером и тремя датчиками – датчиком освещенности спереди и двумя магнитными сенсорными датчиками спереди и сзади, что позволяло роботам подключаться друг к другу. Четыре гибких ножки уменьшили потребность в дополнительных датчиках и деталях и дали роботам уровень механического интеллекта, который помогал при взаимодействии с пересеченной или неровной местностью.

«Вам не нужны дополнительные датчики для обнаружения препятствий, потому что гибкость ног помогает робот чтобы пройти мимо них », – сказал Озкан-Айдын. «Они могут проверить пробелы на пути, строя мост своими телами; перемещать предметы индивидуально; или соединяться, чтобы перемещать объекты вместе в разных типах сред, не отличных от муравьев ».

Озкан-Айдын начала свое исследование в начале 2020 года, когда большая часть страны была закрыта из-за пандемии COVID-19. После печати каждого робота она построила каждого из них и проводила эксперименты дома, во дворе или на детской площадке со своим сыном. Роботы тестировались на траве, мульче, листьях и желудях. Эксперименты на ровной земле проводились над ДСП, и она построила лестницу, используя изоляционную пену. Роботы также тестировались на ворсистом ковровом покрытии, а прямоугольные деревянные блоки были приклеены к ДСП, чтобы они служили неровной местностью.

Когда отдельная единица застревала, сигнал отправлялся дополнительным роботам, которые соединялись вместе, чтобы обеспечить поддержку для успешного преодоления препятствий при совместной работе.

Прочитайте также  Ученые задаются вопросом, действительно ли мясоедение изменило эволюцию человека

Озкан-Айдын говорит, что ее дизайн еще предстоит улучшить. Но она ожидает, что результаты исследования послужат основой для разработки недорогих стаей на ножках, которые могут адаптироваться к непредвиденным ситуациям и выполнять реальные совместные задачи, такие как поисково-спасательные операции, коллективная транспортировка объектов, исследование космоса и мониторинг окружающей среды. Ее исследования будут сосредоточены на улучшении возможностей системы контроля, восприятия и мощности, которые необходимы для передвижения в реальном мире и решения проблем, и она планирует использовать эту систему для изучения коллективной динамики насекомых, таких как муравьи и термиты.

«Для функциональных роевых систем необходимо усовершенствовать аккумуляторную технологию», – сказала она. «Нам нужны маленькие батареи, которые могут обеспечить большую мощность, в идеале – более 10 часов. В противном случае использование этого типа системы в реальном мире не является устойчивым ». Дополнительные ограничения включают потребность в большем количестве датчиков и более мощных двигателей при сохранении малых размеров роботов.

«Вам нужно подумать о том, как роботы будут работать в реальном мире, поэтому вам нужно подумать о том, сколько энергии требуется, и какой размер батареи вы используете. Все ограничено, поэтому вам нужно принимать решения по каждой части машины ».

 

В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Поделитесь в вашей соцсети👇

Похожие статьи


ДРУГИЕ НОВОСТИ
 

 

Добавить комментарий