Zwermen van eenvoudige, interactie robots hebben het potentieel om sluipende vaardigheden te ontgrendelen voor het uitvoeren van complexe taken. Deze robots een echte bijenkorfachtige geest van coördinatie laten bereiken, Hoewel, is een hindernis gebleken.

In een poging dit te veranderen, een team van MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) kwam met een verrassend eenvoudig schema:zelfassemblerende robotkubussen die over en om elkaar heen kunnen klimmen, spring door de lucht, en rol over de grond.

Zes jaar na de eerste iteratie van het project, de robots kunnen nu met elkaar "communiceren" met behulp van een barcode-achtig systeem op elk vlak van het blok waarmee de modules elkaar kunnen identificeren. De autonome vloot van 16 blokken kan nu eenvoudige taken of gedragingen uitvoeren, zoals het vormen van een lijn, volgende pijlen, of volglicht.

Binnen elk modulair "M-Block" is een vliegwiel dat beweegt op 20, 000 omwentelingen per minuut, met behulp van impulsmoment wanneer het vliegwiel wordt geremd. Aan elke rand en elk vlak zijn permanente magneten waarmee twee willekeurige kubussen aan elkaar kunnen worden bevestigd.

Hoewel de kubussen niet zo gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd als, zeggen, die uit het videospel "Minecraft, " het team ziet sterke toepassingen in rampenbestrijding en noodhulp. Stel je een brandend gebouw voor waar een trap is verdwenen. In de toekomst, je kunt gewoon M-Blocks op de grond gooien en kijken hoe ze een tijdelijke trap bouwen om naar het dak te klimmen of naar de kelder om slachtoffers te redden.

"M staat voor beweging, magneet, en magie, " zegt MIT-hoogleraar en CSAIL-directeur Daniela Rus. "'Motion, ' omdat de kubussen kunnen bewegen door te springen. 'Magneet, ' omdat de kubussen met magneten kunnen worden verbonden met andere kubussen, en eenmaal verbonden kunnen ze samen bewegen en verbinding maken om structuren samen te stellen. 'Magie, ' omdat we geen bewegende delen zien, en de kubus lijkt te worden aangedreven door magie."

Naast rampenbestrijding, de onderzoekers stellen zich voor om de blokken te gebruiken voor bijvoorbeeld gamen, productie, en gezondheidszorg.

"Het unieke aan onze aanpak is dat het goedkoop is, robuust, en mogelijk gemakkelijker op te schalen naar een miljoen modules, '' zegt CSAIL Ph.D. student John Romanishin, hoofdauteur van een nieuw artikel over het systeem. "M-Blocks kunnen in het algemeen bewegen. Andere robotsystemen hebben veel gecompliceerdere bewegingsmechanismen die veel stappen vereisen, maar ons systeem is beter schaalbaar en kosteneffectiever."

Romanishin schreef de paper samen met Rus en student John Mamish van de University of Michigan. Zij zullen de paper over M-blocks presenteren op IEEE's International Conference on Intelligent Robots and Systems in november in Macau.

Eerdere modulaire robotsystemen pakken beweging meestal aan met behulp van eenheidsmodules met kleine robotarmen, ook wel externe actuatoren genoemd. Deze systemen vereisen veel coördinatie voor zelfs de eenvoudigste bewegingen, met meerdere opdrachten voor één sprong of sprong.

Aan de communicatiekant bij andere pogingen is gebruik gemaakt van infrarood licht of radiogolven, wat snel onhandig kan worden:als je veel robots in een klein gebied hebt en ze proberen allemaal elkaar signalen te sturen, het opent een rommelig kanaal van conflict en verwarring.

Wanneer een systeem radiosignalen gebruikt om te communiceren, de signalen kunnen met elkaar interfereren als er veel radio's in een klein volume zijn.

terug in 2013, het team heeft hun mechanisme voor M-Blocks ontwikkeld. Ze creëerden kubussen met zes gezichten die bewegen met behulp van iets dat 'traagheidskrachten' wordt genoemd. Dit betekent dat, in plaats van bewegende armen te gebruiken die de structuren helpen verbinden, de blokken hebben een massa in zich die ze tegen de zijkant van de module "gooien", waardoor het blok draait en beweegt.

Elke module kan in vier windrichtingen bewegen wanneer deze op een van de zes vlakken wordt geplaatst, wat resulteert in 24 verschillende bewegingsrichtingen. Zonder armpjes en aanhangsels die uit de blokken steken, het is voor hen een stuk gemakkelijker om schadevrij te blijven en aanrijdingen te voorkomen.

Wetende dat het team de fysieke hindernissen had genomen, de kritieke uitdaging bleef bestaan:hoe kunnen deze kubussen communiceren en de configuratie van aangrenzende modules betrouwbaar identificeren?

Romanishin bedacht algoritmen die zijn ontworpen om de robots te helpen bij het uitvoeren van eenvoudige taken, of "gedragingen, " wat hen op het idee bracht van een barcode-achtig systeem waarbij de robots de identiteit en het gezicht kunnen voelen van met welke andere blokken ze zijn verbonden.

In een experiment, het team liet de modules veranderen in een lijn uit een willekeurige structuur, en ze keken of de modules de specifieke manier konden bepalen waarop ze met elkaar verbonden waren. Als ze dat niet waren, ze zouden een richting moeten kiezen en die kant op rollen totdat ze aan het einde van de lijn belandden.

Eigenlijk, de blokken gebruikten de configuratie van hoe ze met elkaar zijn verbonden om de beweging te sturen die ze willen verplaatsen - en 90 procent van de M-Blocks slaagde erin om in een lijn te komen.

Het team merkt op dat het bouwen van de elektronica een hele uitdaging was, vooral bij het proberen om ingewikkelde hardware in zo'n klein pakket te passen. Om de M-Block zwermen een grotere realiteit te maken, het team wil precies dat:steeds meer robots om grotere zwermen te maken met sterkere mogelijkheden voor verschillende structuren.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.