Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) сделали значительный шаг к созданию роботов, которые могут практически и экономически выгодно собирать практически все, что угодно, включая вещи гораздо больше себя.
Новая работа Центра битов и атомов (CBA) MIT основана на многолетних исследованиях, включая недавние исследования, продемонстрировавшие, что такие объекты, как крыло самолета и гоночный автомобиль, могут быть собраны из крошечных идентичных легких деталей и что роботизированные устройства могут выполнять некоторые из этих сборочных работ. Теперь команда показала, что и роботы, и компоненты собираемой конструкции могут быть сделаны из одних и тех же элементов, а также что роботы могут двигаться независимо друг от друга, чтобы быстро выполнить крупномасштабную сборку.
Статья опубликована в журнале Nature Communications Engineering.
По словам Нила Гершенфельда,профессора и директора CBA , до создания полностью автономной самовоспроизводящейся системы сборки роботов, способной собирать большие структуры, включая более крупных роботов, и планировать оптимальную последовательность строительства, еще много лет. Но новая работа делает шаги на пути к этой цели, включая решение сложных задач: как создавать больше роботов и какого размера их делать, а также как организовать рой роботов разных размеров, чтобы они эффективно строили и не сталкивались друг с другом.
Новая система включает в себя большие, пригодные для использования структуры, построенные из массива одинаковых субъединиц, названных вокселями (объемный эквивалент двухмерного пикселя). Но если в предыдущих работах эти воксели были чисто механическими структурными элементами, то теперь команда разработала сложные воксели, каждый из которых может передавать как энергию, так и данные от одного блока к другому.
"Когда мы создаем эти структуры, необходимо закладывать интеллект, - говорит Гершенфельд. - Если ранние версии роботов-сборщиков были соединены пучками проводов с источником энергии и системами управления, то возникла идея структурной электроники - создания вокселей, передающих энергию и данные, а также силу". Глядя на новую систему в действии, он отмечает: "Здесь нет проводов. Есть только структура".
Сами роботы состоят из нескольких вокселей, соединенных между собой. Они могут захватывать другой воксель с помощью точек крепления на одном конце, затем перемещаться подобно червям в нужную позицию, где воксель может быть прикреплен к растущей структуре и там отпущен.
Гершенфельд объясняет, что, хотя предыдущая система в принципе могла создавать произвольно большие структуры, по мере того, как размер этих структур достигал определенного значения по отношению к размеру робота-сборщика, процесс становился все более неэффективным из-за все более длинных путей, которые должен был пройти каждый робот, чтобы доставить деталь к месту назначения. С помощью новой системы роботы могли бы решить, что пришло время построить более крупную версию себя, которая могла бы сократить время в пути. Еще большая структура может потребовать еще одного такого шага, когда новые большие роботы создают еще большие, а части структуры, включающие множество мелких деталей, могут потребовать больше маленьких роботов.
По словам докторанта Амиры Абдель-Рахман, когда эти роботизированные устройства работают над сборкой чего-либо, они сталкиваются с выбором на каждом этапе пути: "Он может построить структуру, или собрать другого робота такого же размера, или построить более крупного робота". Часть работы, на которой сосредоточились исследователи, заключается в создании алгоритмов для принятия таких решений.
О планировании маршрутов для роботов опубликованы тысячи работ, говорит Гершенфельд. "Но шаг после этого, когда робот должен принять решение о создании другого робота или робота другого типа - это что-то новое. До этого не было ничего подобного".
Хотя экспериментальная система может осуществлять сборку и включает в себя линии питания и передачи данных, в текущих версиях соединители между крошечными субъединицами недостаточно прочны, чтобы выдержать необходимые нагрузки. Команда сейчас сосредоточена на разработке более прочных соединителей. "Эти роботы могут ходить и могут размещать детали, - говорит Гершенфельд, - но мы почти достигли того момента, когда один из этих роботов сделает другого, а тот уйдет. И это связано с тонкой настройкой таких вещей, как сила приводов и прочность суставов".
Комментарии
(0) Добавить комментарий