Продвинутые четырёхногие роеи роботов для навигации в сложной местности

Коллективное поведение муравьёв, пчёл и птиц для решения проблем и преодоления препятствий — то, что исследователи развивали в аэриальной и подводной робототехнике. Разработка мелкомасштабных роевых роботов с способностью проходить сложную местность, однако, приходит с уникальным набором вызовов. Исследователи построили многоногие роботы, способные маневрировать в сложных средах и выполнять сложные задачи коллективно, подражая своим природным аналогам.

Ножные роботы могут навигировать в сложных средах, таких как неровная местность и тесные пространства, и использование конечностей предлагает эффективную поддержку тела, обеспечивает быструю маневренность и облегчает преодоление препятствий. Однако ножные роботы сталкиваются с уникальными вызовами подвижности в наземных средах, что приводит к снижению локомоторной производительности.

Читайте Q&A с исследователем

В коротком Q&A с Tech Briefs, проф. Ясемин Озкан-Айдин объясняет, что могут делать рои, когда функции продвинуты.

Исследователи гипотезировали, что физическое соединение между отдельными роботами может улучшить подвижность наземного ножного коллективного системы. Индивидуальные роботы выполняли простые или небольшие задачи, такие как движение по гладкой поверхности или перенос лёгкого объекта, но если задача была за пределами способностей отдельного блока, роботы физически соединялись друг с другом для формирования более крупной многоногой системы и коллективно преодолевали проблемы.

Используя 3D-принтер, команда построила четырёхногие роботы длиной примерно 6–8 дюймов. Каждый был оснащён литий-полимерной батареей, микроконтроллером и тремя датчиками — датчиком света спереди и двумя магнитными тактильными датчиками спереди и сзади, позволяющими роботам соединяться друг с другом. Четыре гибкие ноги снизили потребность в дополнительных датчиках и деталях и дали роботам уровень механического интеллекта, помогающий при взаимодействии с шероховатой или неровной местностью.

После печати каждого робота они были построены и протестированы на траве, мульче, листьях и жёлудях. Эксперименты на ровной земле проводились на ДСП, а лестницы строились из пенопласта для утепления. Роботы также тестировали на шерстяном ковровых покрытиях и прямоугольные деревянные блоки были наклеены на ДСП для служения шероховатой местностью. Когда индивидуальный блок застревал, сигнал посылался дополнительным роботам, которые связывались вместе, чтобы обеспечить поддержку для успешного преодоления препятств в коллективной работе.

Работа информирует дизайн низкозатратных ножных роев, которые могут адаптироваться к непредвиденным ситуациям и выполнять реальные кооперативные задачи, такие как поиск-спасательные операции, коллективный транспорт объектов, космическая разведка и экологический мониторинг. Исследование сфокусируется на улучшении контроля, сенсирования и энергетических возможностей системы, которые необходимы для реальной локомоции и решения проблем.

Для функциональных роевых систем, технология батарей нуждается в улучшении. Маленькие батареи нужны, которые могут давать больше мощности, идеально длящиеся более 10 часов. Иначе использование этого типа системы в реальном мире не устойчиво. Дополнительные ограничения включают потребность в больших датчиках и более мощных моторах, сохраняя размер роботов малым.