Составной робот из простых «клеток»: аналог живого организма
Ученые изготовили несколько десятков одинаковых «клеток» — небольших роботов, способных изменять свой размер, расширяясь и сжимаясь. Соединение между ними обеспечивается встроенными в обод магнитами. Чередуя сжатия и расширения модули могут толкать друг друга в нужную сторону.
Каждый модуль имеет цилиндрическое основание с батареей, небольшим двигателем, датчик, который определяет освещенность, микроконтроллер и устройство связи, которое принимает сигналы соседей и отправляет свои им. Сверху установлена детская игрушка, которая называется «кольцо Хобермана», изобретатель которой является одним из соавторов исследования. Она состоит из маленьких панелей, соединенных в круг, радиус которого можно увеличить или уменьшить.
Датчики света измеряют его яркость, после чего модули «обмениваются впечатлениями» и присваивают друг другу коды от 10 до 1, в зависимости от того, кто расположен ближе к источнику света. Они расширяются первыми, чуть отодвигаясь от соседей — весь «организм» массивнее, поэтому остается на месте. Затем расширяется следующий ряд и т. д. В результате система, не имеющая централизованного управления, целеустремленно движется к лампочке, обходя встретившиеся на пути препоны.
Очевидно, что, если поставить другие датчики, модульного робота можно заставить двигаться в сторону источника звука, повышенной температуры, солености и т. п. Если усложнить управляющую программу, то можно реализовать более сложные варианты «поведения». При этом система остается такой же нечувствительной к потере отдельных модулей.
Авторы реализовали простую схему с участием двадцати одинаковых модулей. Этого достаточно, чтобы проверить принципиальную работоспособность конструкции. Компьютерное моделирование систем большего масштаба, порядка 10 тысяч «клеток», показывает, что при неисправности 20% из них движение в нужную сторону продолжается, но его скорость снижается вдвое.
Не так давно мы уже писали о возможных в будущем концепциях роботов, но модульных в той работе не было.