Исследователи из Дартмута разрабатывают мягкие роботизированные блоки, которые могут работать совместно, создавая конструкции, способные катиться, шагать, захватывать предметы и транспортировать грузы.
Как из одних и тех же гибких блоков конструируются роботы с разным функционалом
Команда ученых под руководством Дартмутской лаборатории робототехники разработала робота, который собирается из мягких модулей по команде компьютера. Робот может изменять свою структуру и выполнять самые разные задачи: под нагрузкой он тверд, а при движении — гибок.
Луян Чжао, аспирант кафедры информатики, работает с мягкими роботизированными модулями. Katie Lenhart
Робот, собранный из мягкий модулей, может изменять свою структуру. Примерно так муравьи строят мостик из своих тел.
В зависимости от поставленной задачи блоки могут принимать форму, наиболее подходящую для ее выполнения. Такие роботы могут быть полезны при чрезвычайных ситуациях - их крупные версии, сбрасываемые беспилотниками или вертолетами, могут собираться, например, в защитные палатки для спасателей.
«Муравьи могут, действуя согласованно, "построить" из своих тел мост через щель, а могут собираться в небольшой плот и переплыть водную преграду. Мы поставили перед собой задачу разработать роботизированные блоки, которые, подобно муравьям, могли бы объединяться различными способами для выполнения разных функций», — говорит Люян Чжао соавтор работы.
StarBlocks — это настольный прототип, созданный Чжао и ее коллегами из Дартмутской лаборатории робототехники, Ратгерского университета и Йельского университета. Прототип демонстрирует эту идею и ее потенциал. Каждый блок, или модуль, имеет звездообразный каркас. Изготовленный методом 3D-печати из материала, сочетающего свойства пластика и резины, остов модуля легкий и в то же время растяжимый.
Самосборка робота-трансформера
Конструкция в виде собаки, созданная с помощью StarBlocks, помогает исследователям изучать походку.
Механические мышцы робота — это пружины из сплавов, которые деформируются при электрическом нагреве, они изменяют форму скелета, позволяя блоку изгибаться и менять размер, имитируя движение. Модули крепятся друг к другу с помощью магнитов, расположенных по углам.
В своей работе исследователи демонстрируют различные конструкции, которые могут создавать модули: несущую архитектуру в виде куполообразной палатки, катящееся колесо, четвероногое животное, роботизированную руку, которая может захватывать и перемещать небольшие объекты, и линейную цепь, которая использует волнообразное движение для перемещения шарика.
Исследователи также продемонстрировали самосборку блоков на поверхности. Получив информацию от камеры о расположении блоков, компьютер может их активировать, заставляя двигаться и соединяться.
«Это первая в своем роде модульная система, которую можно реконфигурировать, а после реконфигурации использовать ее гибкость для решения поставленных задач», — говорит соавтор исследования Девин Балком, профессор информатики.
По словам Балккома, модульность делает системы универсальными и легко ремонтируемыми, а сами модули сочетают в себе гибкость мягких роботов и структурные возможности жестких блоков.