Průkopnický vývoj v robotice se objevil z výzkumu spolupráce vědců v UC Santa Barbara a Tu Drážďany, kteří vytvořili roj programovatelných robotů schopných morfovat a přizpůsobit se v reálném čase emulací biologických procesů pozorovaných v živých buňkách. Inspirované mechanickou přizpůsobivostí embryonálních tkání, robotické kolektivní přechody mezi stavy podobnými tekutině a pevnými stavy, což umožňuje úkoly, jako je nesení těžkých zatížení, samorepaiding a přetvoření na vyžádání.
Bio-inspirované principy designu
Tým nakreslil paralely mezi jejich robotickým systémem a dynamickým chováním buněk během embryonálního vývoje. V živých embryích dosahují tkáně strukturální složitost prostřednictvím koordinovaných buněčných pohybů poháněných třemi klíčovými mechanismy:
Fliidizace: Buňky dočasně „proudí“ kolem sebe, aby se reorganizovaly před stabilizací do pevných konfigurací.
Polarizace: Buňky se zarovnávají směrem a vytvářejí kolektivní síly.
Přilnavost: Buňky udržují spojení i během přeskupení a zajišťují strukturální integritu.
Robotická architektura roje
Každý robot ve tvaru disku (průměr 5 cm) pracuje autonomně přes palubní lithium-iontovou baterii a poskytuje 30 minut neotevřené funkce. Periferní ozubená kola umožňují lokomoce, zatímco rotační magnety umožňují dočasnou adhezi mezi jednotkami. Polarizovaný senzor světla na vrcholu každého robota detekuje směrové narážky a převádí intenzitu světla do parametrů pohybu:
Směr: Stanoveno úhlem polarizace světla.
Platnost: Úměrné intenzitě světla, diktování rychlosti otáčení rychlostního stupně.
Inteligentní kontrolní systém
Vědci implementovali rámec založený na pravidlech k organizaci chování roje bez předprogramování specifických tvarů nebo pohybů. Modulací světelných signálů se kolektivní střídala mezi reorganizací tekutin a stabilizací solidního masa. Mezi klíčové demonstrace patří:
Strukturální přemostění: Dvě podskupiny se sloučily a vytvořily zátěžový most podporující 5 kg.
Vysokokapacitní platformy: Konfigurace trvalých hmotností až 70 kg (lidské měřítko).
Morfování tvaru: Protékající kolem překážek pro sestavování nástrojů (např. Formy podobné klíči).
Sebevědomí: Autonomní korekce strukturálních defektů.
Účinnost a škálovatelnost
Dynamická modulace světla (pulzující vs. stabilní signály) zvyšuje energetickou účinnost během státních přechodů. Modulární návrh systému naznačuje škálovatelnost, s potenciálními aplikacemi ve vyhledávání a záchraně, adaptivní infrastrukturu a rekonfigurovatelnou výrobou.
Publikováno vVědapod názvem"Materiární robotické kolektivy s prostorovou kontrolou síly a tvaru,"Tento výzkum překlenuje vědu o robotice a materiálech a nabízí posun paradigmatu při navrhování adaptivních systémů, které odrážejí inteligenci biologických organismů.