การพัฒนาที่ก้าวล้ำในหุ่นยนต์ได้เกิดขึ้นจากการวิจัยร่วมกันโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ UC Santa Barbara และ Tu Dresden ซึ่งออกแบบฝูงหุ่นยนต์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งมีความสามารถในการแปรเปลี่ยนและปรับตัวตามเวลาจริงโดยการเลียนแบบกระบวนการทางชีวภาพที่สังเกตได้ในเซลล์ที่มีชีวิต แรงบันดาลใจจากความสามารถในการปรับตัวเชิงกลของเนื้อเยื่อของตัวอ่อนการเปลี่ยนแบบรวมของหุ่นยนต์ระหว่างสถานะของเหลวและเหมือนของแข็งที่คล้ายกันทำให้งานเช่นแบริ่งหนักการซ่อมแซมตนเองและการปรับเปลี่ยนตามความต้องการ
หลักการออกแบบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ
ทีมดึงความคล้ายคลึงกันระหว่างระบบหุ่นยนต์และพฤติกรรมแบบไดนามิกของเซลล์ในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน ในตัวอ่อนที่มีชีวิตเนื้อเยื่อจะบรรลุความซับซ้อนของโครงสร้างผ่านการเคลื่อนไหวของเซลล์ที่ประสานงานกันซึ่งขับเคลื่อนโดยกลไกสำคัญสามประการ:
การทำให้ฟลูอิได: เซลล์ "ไหล" ชั่วคราวผ่านมาอีกครั้งเพื่อจัดระเบียบใหม่ก่อนที่จะทำให้เสถียรในการกำหนดค่าที่เป็นของแข็ง
การทำให้เป็นโพลาไรซ์: เซลล์จัดทิศทางเพื่อสร้างแรงรวม
การยึดเกาะ: เซลล์ยังคงการเชื่อมต่อแม้ในระหว่างการจัดเรียงใหม่เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้าง
สถาปัตยกรรมหุ่นยนต์
หุ่นยนต์รูปแผ่นดิสก์แต่ละตัว (เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ซม.) ทำงานอย่างอิสระผ่านแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนออนบอร์ดให้การทำงานที่ไม่ได้รับการควบคุม 30 นาที อุปกรณ์ต่อพ่วงช่วยให้การเคลื่อนไหวในขณะที่แม่เหล็กที่หมุนได้ช่วยให้การยึดเกาะชั่วคราวระหว่างหน่วย เซ็นเซอร์แสงโพลาไรซ์บนยอดหุ่นยนต์แต่ละตัวตรวจจับตัวชี้นำทิศทางแปลความเข้มของแสงเป็นพารามิเตอร์การเคลื่อนไหว:
ทิศทาง: กำหนดโดยมุมโพลาไรเซชันแสง
บังคับ: สัดส่วนกับความเข้มของแสงกำหนดความเร็วในการหมุนของเกียร์
ระบบควบคุมอัจฉริยะ
นักวิจัยใช้กรอบการทำงานตามกฎเพื่อจัดทำพฤติกรรมการจับกลุ่มโดยไม่ต้องโปรแกรมหรือการเคลื่อนไหวที่เฉพาะเจาะจง โดยการปรับสัญญาณแสงส่วนรวมสลับกันระหว่างการปรับโครงสร้างของของเหลวและการรักษาเสถียรภาพของแข็ง การสาธิตที่สำคัญรวมถึง:
การเชื่อมโครงสร้าง: กลุ่มย่อยสองกลุ่มรวมกันเป็นสะพานที่รับน้ำหนักรองรับ 5 กก.
แพลตฟอร์มความจุสูง: การกำหนดค่ามีน้ำหนักมากถึง 70 กิโลกรัม (ระดับมนุษย์)
รูปร่างแปรเปลี่ยน: ไหลไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางเพื่อประกอบเครื่องมือ (เช่นรูปแบบเหมือนประแจ)
ซ่อมแซมตัวเอง: การแก้ไขข้อบกพร่องเชิงโครงสร้างแบบอิสระ
ประสิทธิภาพและความยืดหยุ่น
การปรับแสงแบบไดนามิก (การเต้นกับสัญญาณคงที่) เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระหว่างการเปลี่ยนสถานะ การออกแบบแบบแยกส่วนของระบบแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นด้วยแอพพลิเคชั่นที่มีศักยภาพในการค้นหาและช่วยเหลือโครงสร้างพื้นฐานแบบปรับตัวและการผลิตที่กำหนดค่าใหม่ได้
เผยแพร่ในศาสตร์ภายใต้ชื่อ"กลุ่มหุ่นยนต์เหมือนวัสดุที่มีการควบคุม spatiotemporal ของความแข็งแรงและรูปร่าง"งานวิจัยนี้เชื่อมโยงหุ่นยนต์และวิทยาศาสตร์วัสดุนำเสนอการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ในการออกแบบระบบปรับตัวที่สะท้อนความฉลาดของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ