로봇 공학의 획기적인 발전은 UC Santa Barbara와 Tu Dresden의 과학자들의 공동 연구에서 나왔는데, 그는 살아있는 세포에서 관찰 된 생물학적 과정을 모방함으로써 실시간으로 모핑하고 적응할 수있는 프로그래밍 가능한 로봇의 떼를 설계했다. 배아 조직의 기계적 적응성에서 영감을 얻은 유체와 유사한 상태와 고체와 같은 상태 사이의 로봇 집단 전이로 인해 무거운 하중, 자체 복장 및 주문형 재구성과 같은 작업을 가능하게합니다.
생물에서 영감을 얻은 디자인 원칙
팀은 배아 발달 동안 로봇 시스템과 세포의 동적 거동 사이의 유사점을 유도했습니다. 살아있는 배아에서 조직은 세 가지 주요 메커니즘에 의해 구동되는 조정 된 세포 운동을 통해 구조적 복잡성을 달성합니다.
유동화 : 셀은 일시적으로 서로를 지나서 "흐름"하여 고체 구성으로 안정화되기 전에 재구성됩니다.
편광 : 세포는 방향 적으로 정렬되어 집단력을 생성합니다.
부착 : 셀은 재 배열 중에도 연결을 유지하여 구조적 무결성을 보장합니다.
로봇 떼 건축
각 디스크 모양의 로봇 (직경 5cm)은 온보드 리튬 이온 배터리를 통해 자율적으로 작동하여 30 분의 미지의 기능을 제공합니다. 말초 기어는 운동을 가능하게하는 반면 회전식 자석은 단위간에 일시적인 접착력을 허용합니다. 각 로봇 꼭대기 꼭대기에 편광 센서는 방향 신호를 감지하여 조명 강도를 이동 매개 변수로 변환합니다.
방향: 광 분극 각도에 의해 결정됩니다.
힘: 조명 강도에 비례하여 기어 회전 속도를 지시합니다.
지능형 제어 시스템
연구원들은 특정 형태 나 움직임을 전립하지 않고 떼 행동을 조정하기위한 규칙 기반 프레임 워크를 구현했습니다. 광 신호를 조절함으로써, 집단은 유체 재구성과 고체 안정화 사이에서 번갈아 가며. 주요 데모는 다음과 같습니다.
구조적 브리징.
고용량 플랫폼 : 구성은 최대 70kg (인간 규모)까지 무게를 유지했습니다.
형태 변형.
자기 수리 : 구조적 결함의 자율 보정.
효율성과 확장 성
상태 전이 중 동적 광 변조 (펄스 대 정상 신호) 향상 에너지 효율. 이 시스템의 모듈 식 설계는 검색 및 구속, 적응 형 인프라 및 재구성 가능한 제조의 잠재적 응용 프로그램과 함께 확장 성을 시사합니다.
게시과학제목 아래"강도와 모양을 시공간 제어하는 물질과 같은 로봇 집단."이 연구는 로봇 공학 및 재료 과학을 연결하여 생물학적 유기체의 지능을 반영하는 적응 시스템 설계의 패러다임 전환을 제공합니다.