Robotiklerde çığır açan bir gelişme, canlı hücrelerde gözlemlenen biyolojik süreçleri taklit ederek gerçek zamanlı olarak dönüşebilen ve adapte olabilen programlanabilir robotları tasarlayan UC Santa Barbara ve Tu Dresden'deki bilim adamları tarafından işbirlikçi araştırmalardan ortaya çıkmıştır. Embriyonik dokuların mekanik uyarlanabilirliğinden esinlenerek, sıvı benzeri ve katı benzeri durumlar arasındaki robotik kolektif geçişler, ağır yükler taşıma, kendi kendini onarma ve talep üzerine yeniden şekillendirme gibi görevleri sağlar.
Biyo-esinlenen tasarım ilkeleri
Ekip, embriyonik gelişim sırasında robotik sistemleri ile hücrelerin dinamik davranışı arasında paralellikler çizdi. Canlı embriyolarda dokular, üç temel mekanizma tarafından yönlendirilen koordineli hücresel hareketler yoluyla yapısal karmaşıklık elde eder:
Akışkanlaştırma: Hücreler, katı konfigürasyonlara stabilize etmeden önce yeniden organize etmek için geçici olarak "akar".
Kutuplaşma: Hücreler kolektif kuvvetler üretmek için yönlü olarak hizalanır.
Yapışma: Hücreler, yeniden düzenleme sırasında bile bağlantıları korur ve yapısal bütünlük sağlar.
Robotik Swarm Mimarisi
Her disk şeklindeki robot (5 cm çap), 30 dakikalık bir işlevsellik sağlayarak yerleşik bir lityum iyon pili ile özerk olarak çalışır. Periferik dişliler hareket hareketini sağlarken, döndürülebilir mıknatıslar birimler arasında geçici yapışma sağlar. Her robotun üzerindeki polarize bir ışık sensörü, ışık yoğunluğunu hareket parametrelerine çevirerek yön ipuçlarını algılar:
Yön: Hafif polarizasyon açısı ile belirlenir.
Güç: Işık yoğunluğu ile orantılı, dişli dönüş hızını dikte eder.
Akıllı kontrol sistemi
Araştırmacılar, belirli şekilleri veya hareketleri önceden programlamadan sürü davranışını düzenlemek için kural tabanlı bir çerçeve uyguladılar. Işık sinyallerini modüle ederek, kolektif sıvı yeniden yapılanma ve katı stabilizasyon arasında değişmiştir. Temel gösteriler dahil:
Yapısal köprü: 5 kg'ı destekleyen yük taşıyan bir köprü oluşturmak için birleştirilen iki alt grup.
Yüksek kapasiteli platformlar: Konfigürasyonlar 70 kg'a (insan ölçeğine) kadar ağırlık sürdürdü.
Şekil değiştirme: Araçları monte etmek için engellerin etrafında akmak (örn., Anahtar benzeri formlar).
Kendini onarma: Yapısal kusurların özerk düzeltilmesi.
Verimlilik ve ölçeklenebilirlik
Dinamik ışık modülasyonu (darbe ve sabit sinyaller) durum geçişleri sırasında gelişmiş enerji verimliliği. Sistemin modüler tasarımı, arama ve kurtarma, uyarlanabilir altyapı ve yeniden yapılandırılabilir üretimdeki potansiyel uygulamalar ile ölçeklenebilirliği önermektedir.
YayınlandıBilimbaşlık altında"Güç ve şeklin uzamsal kontrolü olan malzeme benzeri robotik kolektifler,"Bu araştırma, biyolojik organizmaların zekasını yansıtan uyarlanabilir sistemlerin tasarlanmasında bir paradigma değişimi sunan robot ve malzeme bilimini dolduruyor.