Рой роботов, которые действуют как один материал: инновации, вдохновленные природой

Ученые создали рой роботов, которые действуют как один материал, меняя форму и свойства. Вдохновленные эмбрионами, они используют свет для координации и работают с минимальной энергией. Будущее адаптивных технологий уже здесь!

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Технического университета Дрездена представили уникальную разработку — рой роботов, способных действовать как единый материал. Эти дискообразные роботы, напоминающие хоккейные шайбы, могут самостоятельно собираться в различные формы, адаптироваться к условиям и даже менять свои свойства, подобно живым тканям.

Как работает рой роботов?

Каждый робот оснащен восемью моторизованными шестернями, расположенными по краям. Эти шестерни позволяют роботам двигаться, отталкиваться друг от друга и взаимодействовать даже в ограниченном пространстве. Для координации движений роботы используют световые датчики с поляризованными фильтрами. Когда свет направляется на датчики, поляризация указывает роботам, в каком направлении вращать шестерни, что позволяет им синхронно менять форму.

Ключевым элементом системы являются колебания сигнала — изменения в сигналах, которые роботы получают. Эти колебания позволяют рою эффективно перестраиваться, используя минимальное количество энергии.

Вдохновение природой

Идея создания таких роботов возникла благодаря изучению эмбриональных тканей. Эмбрионы способны переходить из жидкого состояния в твердое, что позволяет им формировать сложные структуры, такие как органы и конечности. Этот процесс, известный как переходы жесткости, вдохновил исследователей на создание роботов, которые могут аналогичным образом менять свои свойства.

Ученые выделили три ключевых биологических процесса, которые легли в основу разработки:

1. Активные силы — способность клеток воздействовать друг на друга для движения.

2. Биохимические сигналы — координация движений в пространстве и времени.

3. Способность слипаться — формирование жестких структур.

Преимущества технологии

- Адаптивность: Роботы могут менять форму и свойства в зависимости от задачи.

- Энергоэффективность: Колебания сигнала позволяют снизить энергопотребление.

- Самоорганизация: Рой роботов способен самостоятельно собираться в нужные структуры без внешнего вмешательства.

Применение

Такие рои роботов могут быть использованы в различных областях:

- Космические исследования: Адаптивные материалы для работы в экстремальных условиях.

- Спасательные операции: Роботы, способные проникать в труднодоступные места и формировать временные конструкции.

- Медицина: Создание умных имплантатов или устройств для доставки лекарств.

Будущее разработки

Исследователи планируют улучшить конструкцию роботов, чтобы они могли работать в еще более сложных условиях, таких как высокие температуры, вакуум или агрессивные среды. Кроме того, в будущем такие рои могут быть оснащены дополнительными датчиками и камерами, что расширит их функциональность.

Заключение

Рой роботов, способных действовать как единый материал, — это шаг к созданию умных, адаптивных систем, вдохновленных природой. Такие технологии открывают новые горизонты для робототехники, позволяя решать задачи, которые раньше казались невозможными. Будущее, где роботы работают как живые организмы, уже не за горами.