Коллективные оригами-роботы созданы в институте Висса

Одной из самых больших проблем роевой робототехники является производство и развертывание самого роя. Многие робототехники мечтают о том, чтобы можно было просто нажать на кнопку, и рой роботов будет производиться сам по себе. И эта мечта приближается к осуществлению: на конференции IROS в этом месяце исследователи из Института биологически вдохновленной инженерии Висса в Гарварде представили проект, демонстрирующий автономный коллективный рой роботов, который может быть изготовлен из одного плоского композитного листа. По команде роботы будут отрываться друг от друга, складываться в оригами структуры и отправляться на задание все вместе.

Вот как это выглядят перед процессом сборки:

На листе размещены четыре робота, которые являются двумерными. Сам лист состоит из шести слоев: предварительно растянутого полистирола или PsPs, полимерного слоя с памятью формы в центре, зажатых между слоями медных цепочек, выгравированных на полиимидных листах и бумажных подложек для поддержки.

PsPs - это необыкновенный материал. При нагревании выше 100 ° C он сжимается, что приводит к модели самостоятельного складывания роботов.

Каждый робот состоит из нескольких дискретных электрических компонентов, которые должны быть размещены вручную, но, по словам соавтора исследования Майкла Толи, этот процесс можно автоматизировать. Самоскладывающиеся роботы, которые используют полимеры с памятью формы, были представлены и раньше, но их проблемой был точный контроль процесса складывания. Для решения этой проблемы исследователи из Гарварда использовали обратную связь для технологии сборки с помощью фототранзисторов и инфракрасных светодиодов, чтобы точно измерить кратные углы, значительно улучшая повторяемость самостоятельного складывания.

Последней вещью, позволяющей роботам отрываться друг от друга, является их способность переходить от одного листа к рою дискретных роботов. Благодаря суставам из PsPs они могут отделяться самостоятельно, а вибродвигатели могут помочь им двигаться вдоль плоских поверхностей, находя источники света. Видео показывает все это подробно в действии:

Для того чтобы ускорить процесс изготовления больших роботизированных коллективов, роботы производятся как часть одного подключенного композиционного материала путем склеивания слоев конструкционных материалов, гибких печатных плат и полимера формы памяти (SMP), который соединяет отдельные роботы в стаю.

Когда к резистивным схемам на печатной плате применяется больше тока, они рассеивают тепло, повышая температуру SMP в соседнем слое, заставляя его сокращаться. Это сжатие заставляет структуру сложиться в заранее определенном направлении, диктуемом разрезами в опорной конструкции на бумаге. Контролируя этот процесс с помощью датчиков, установленных на борту, роботы способны точно складывать свои конечности под определенными углами.

Этот же метод впервые был использован для отсоединения отдельных роботов друг от друга путем разработки интерфейсов между ними, чтобы походить на шарнирные опоры, но с существенным отличием. Ограничивая силу SMP, сократительные силы, генерируемые при нагреве, не являются достаточно мощными, чтобы вызвать складывание, в результате чего SMP растягивается и позволяет роботам оторваться друг от друга. Этот метод позволяет выполнять механическое разделение и самостоятельное сворачивание отдельных роботов, которые будут достигнуты с использованием тех же материалов и производственных процессов.

Эти роботы довольно ограничены в своем функционале, так как передвигаются с максимальной скоростью 10 мм / с только на гладких горизонтальных поверхностях, и заряда их батареи хватает на 3 минуты. Они также не самые надежные, вероятно, потому что каждый из них имеет 75 компонентов, которые должны быть подвергнуты ручной пайке. Но исследователи говорят, что есть много способов автоматизации этого процесса, и когда они научаться это делать, эти миниатюрные роботы пригодятся для ряда приложений.

Сложность этих машин ограничивается только воображением. В другой работе мы продемонстрировали механизмы сцепления шагающего робота в лаборатории профессора Вуда. Мы показали летающих роботов, вдохновленных пчелами с использованием аналогичных методов изготовления. Я считаю, что эта работа приведет к быстрому автоматизированному изготовлению и развертыванию недорогих, индивидуальных роботизированных систем для поисково-спасательных, медицинских и других приложений.