Naukowcom udało się zbudować czworonożne roboty wojenne

Jako inżynier robotyka, Yasemin Ozkan Aydin, Adiunkt Inżynieria elektryczna Na Uniwersytecie Notre Dame czerpie inspirację z systemów biologicznych. Zbiorowe zachowanie mrówek, pszczół miodnych i ptaków w celu rozwiązywania problemów i pokonywania przeszkód to coś, co opracowali naukowcy zajmujący się robotyką powietrzną i podwodną. Jednak tworzenie małych robotów tłumu z możliwością przemierzania złożonego terenu wiąże się z unikalnym zestawem wyzwań.

w badaniach Opublikowane w Science Robotyka, Ozkan Aydin, o tym, jak była w stanie zbudować wielonożne roboty zdolne do manewrowania w trudnych warunkach i wykonywania masowych zadań, naśladując ich odpowiedniki w świecie przyrody.

„Roboty z nogami mogą poruszać się w trudnym środowisku, takim jak nierówny teren i wąskie przestrzenie, a użycie kończyn zapewnia skuteczne wsparcie dla ciała, umożliwia szybką manewrowość i ułatwia pokonywanie przeszkód” – powiedział Ozkan Aydin. „Jednak roboty na nogach stoją przed wyjątkowymi wyzwaniami w poruszaniu się po środowiskach naziemnych, co skutkuje zmniejszoną wydajnością silnika”.

Na potrzeby badania, Ozkan Aydin, postawiła hipotezę, że fizyczny kontakt między poszczególnymi robotami może wzmocnić ruch ziemskiego systemu kolektywnego. Poszczególne roboty wykonywały proste lub małe zadania, takie jak poruszanie się po gładkiej powierzchni lub przenoszenie lekkiego przedmiotu, ale jeśli zadanie wykraczało poza możliwości pojedynczej jednostki, roboty łączyły się ze sobą fizycznie, tworząc większy wielonożny system i wspólnie pokonywały zagadnienia.

„Kiedy mrówki zbierają lub przesuwają rzeczy, jeśli ktoś napotka przeszkodę, grupa pracuje wspólnie, aby ją pokonać. Jeśli na przykład na ścieżce jest przerwa, utworzą most, aby inne mrówki mogły przez nią przejść – to jest inspiracją dla tych badań” – powiedziała. „Dzięki robotyce możemy lepiej zrozumieć kolektywną dynamikę i zachowania tych systemów biologicznych oraz zbadać, w jaki sposób możemy wykorzystać ten rodzaj technologii w przyszłości”.

Używając drukarki 3D, Ozkan-Aydin zbudował czworonożne roboty, które miały od 15 do 20 centymetrów lub około 6 do 8 cali długości. Każdy wyposażony jest w baterię litowo-polimerową, mikrokontroler oraz trzy czujniki – czujnik światła z przodu oraz dwa magnetyczne czujniki dotykowe z przodu i z tyłu, umożliwiające komunikację między robotami. Cztery elastyczne nogi zmniejszyły zapotrzebowanie na czujniki i dodatkowe części oraz dały robotom poziom inteligencji mechanicznej, który pomagał w interakcji z nierównym lub nierównym terenem.

„Nie potrzebujesz dodatkowych czujników do wykrywania przeszkód, ponieważ elastyczność nóg pomaga robotowi poruszać się bezpośrednio od nich” – powiedział Özkan Aydin. „Mogą testować luki na ścieżce, budować most ze swoimi ciałami, przenosić obiekty pojedynczo lub łączyć się, aby przenosić obiekty masowo w różnych typach środowisk, podobnie jak mrówki”.

Ozkan Aydin rozpoczęła swoje badania na początku 2020 roku, kiedy duża część kraju została zamknięta z powodu pandemii COVID-19. Po wydrukowaniu każdego robota zbudowała każdego z nich i przeprowadzała eksperymenty w domu, na podwórku lub na placu zabaw z synem. Roboty testowano na trawie, ściółce, liściach i żołędziach. Eksperymenty z płaskimi ziemiami przeprowadzono na płycie wiórowej, a schody zbudowano z pianki izolacyjnej. Roboty były również testowane na chropowatych dywanach, a prostokątne drewniane klocki zostały przyklejone do płyty wiórowej, aby służyły jako trudny teren.

Gdy pojedyncza jednostka działa nieprawidłowo, sygnał jest wysyłany do dodatkowych botów, które łączą się ze sobą, aby zapewnić wsparcie w skutecznym pokonywaniu przeszkód podczas pracy zespołowej.

Özkan Aydin mówi, że wciąż trzeba ulepszyć jego projekt. Oczekuje jednak, że wyniki badań wpłyną na projektowanie tanich rojów o nogach, które potrafią przystosować się do nieoczekiwanych sytuacji i wykonywać wspólne, rzeczywiste misje, takie jak poszukiwanie i ratownictwo, transport masowy, eksploracja kosmosu i monitorowanie środowiska. Jej badania skoncentrują się na poprawie możliwości sterowania, wykrywania i zdolności systemu, które są niezbędne do nawigacji w świecie rzeczywistym i rozwiązywania problemów — i planuje wykorzystać ten system do zbadania kolektywnej dynamiki owadów, takich jak mrówki i termity.

„W przypadku funkcjonalnych systemów roju technologia akumulatorów wymaga poprawy” – powiedziała. „Potrzebujemy małych baterii, które mogą zapewnić większą moc i najlepiej działać dłużej niż 10 godzin. W przeciwnym razie korzystanie z tego typu systemu w prawdziwym świecie nie jest zrównoważone. „Dodatkowe ograniczenia obejmują potrzebę większej liczby czujników i mocniejszych siłowników – a jednocześnie utrzymanie Rozmiar robotów jest niewielki.

„Musisz pomyśleć o tym, jak boty działają w prawdziwym świecie, więc musisz pomyśleć o tym, ile energii jest potrzebne, ile używasz baterii. Wszystko jest ograniczone, więc musisz podejmować decyzje z każdą częścią urządzenia. ”

Współautorem badania był Daniel I. Goldman z Georgia Institute of Technology.