Prelomni razvoj robotike je izhajal iz skupnih raziskav znanstvenikov na UC Santa Barbara in Tu Dresden, ki sta izdelala rojs programirljivih robotov, ki so sposobni v realnem času sprejeti in se prilagajati z posnemanjem bioloških procesov, ki jih opazimo v živih celicah. Navdušeni z mehansko prilagodljivostjo embrionalnih tkiv, robotski kolektivni prehodi med tekočino podobnimi in trdno podobnimi stanji, kar omogoča naloge, kot so nosilne obremenitve, samopopravljivo in preoblikovanje na zahtevo.
Bio-navdihnjena načela oblikovanja
Ekipa je med embrionalnim razvojem potegnila vzporednice med njihovim robotskim sistemom in dinamičnim obnašanjem celic. V živih zarodkih tkiva dosežejo strukturno zapletenost s koordiniranimi celičnimi gibi, ki jih poganjajo trije ključni mehanizmi:
Fluidizacija: Celice začasno "tečejo" drug za drugo, da se reorganizirajo, preden se stabilizirajo v trdne konfiguracije.
Polarizacija: Celice se usmerijo v smeri, da ustvarijo kolektivne sile.
Adhezija: Celice vzdržujejo povezave tudi med preureditvijo in tako zagotavljajo strukturno celovitost.
Robotska arhitektura robov
Vsak robot v obliki diska (premer 5 cm) deluje samostojno prek litij-ionske baterije na krovu, kar zagotavlja 30 minut neutemeljene funkcionalnosti. Periferne prestave omogočajo lokomotiranje, medtem ko vrtljivi magneti omogočajo začasno oprijem med enotami. Polarizirani senzor svetlobe na vsakem robotu zazna smerne znake, ki prevede intenzivnost svetlobe v parametre gibanja:
Smer: Določen s svetlobnim kotom polarizacije.
Sila: Sorazmerno z intenzivnostjo svetlobe, ki narekuje hitrost vrtenja zobnikov.
Inteligentni nadzor
Raziskovalci so izvajali okvir, ki temelji na pravilih, da bi orkestrirali vedenje roja brez predprogramiranja določenih oblik ali predlogov. Z modulacijo svetlobnih signalov se je kolektiv izmenično med reorganizacijo tekočine in trdno stabilizacijo. Ključne demonstracije so vključevale:
Strukturno premostitev: Dve podskupini sta se združili, da tvorita most, ki nosi tovora, ki podpira 5 kg.
Platforme z visoko zmogljivostjo: Konfiguracije trajne uteži do 70 kg (človeška lestvica).
Oblika morfing: Teče okoli ovir za sestavljanje orodij (npr. Oblike, podobne ključem).
Samopopravilnik: Avtonomna korekcija strukturnih napak.
Učinkovitost in razširljivost
Dinamična svetlobna modulacija (pulziranje v primerjavi s stalnimi signali) je med prehodi stanja povečala energetsko učinkovitost. Modularna zasnova sistema kaže na razširljivost, s potencialno uporabo v iskanju in reševanju, prilagodljivi infrastrukturi in ponovni konfigurabilni proizvodnji.
Objavljeno vZnanostpod naslovom"Materialni robotski kolektivi s prostorskotemporalnim nadzorom moči in oblike,"Ta raziskava premosti robotiko in znanost o materialih, kar ponuja paradigmo premik v oblikovanju prilagodljivih sistemov, ki zrcali inteligenco bioloških organizmov.