Mae datblygiad arloesol mewn roboteg wedi dod i'r amlwg o ymchwil gydweithredol gan wyddonwyr yn UC Santa Barbara a Tu Dresden, a beiriannodd haid o robotiaid rhaglenadwy sy'n gallu morffio ac addasu mewn amser real trwy efelychu prosesau biolegol a arsylwyd mewn celloedd byw. Wedi'i ysbrydoli gan addasu mecanyddol meinweoedd embryonig, y trawsnewidiadau ar y cyd robotig rhwng gwladwriaethau tebyg i hylif a solid, gan alluogi tasgau fel dwyn llwythi trwm, hunan-atgyweirio, ac ail-lunio yn ôl y galw.
Egwyddorion dylunio bio-ysbrydoledig
Tynnodd y tîm debygrwydd rhwng eu system robotig ac ymddygiad deinamig celloedd yn ystod datblygiad embryonig. Mewn embryonau byw, mae meinweoedd yn cyflawni cymhlethdod strwythurol trwy symudiadau cellog cydgysylltiedig sy'n cael eu gyrru gan dri mecanwaith allweddol:
Hylifedd: Mae celloedd dros dro yn "llifo" heibio i'w gilydd i ad -drefnu cyn sefydlogi i gyfluniadau solet.
Polareiddiad: Mae celloedd yn alinio'n gyfeiriadol i gynhyrchu grymoedd ar y cyd.
Adlyniad: Mae celloedd yn cynnal cysylltiadau hyd yn oed yn ystod aildrefnu, gan sicrhau cywirdeb strwythurol.
Pensaernïaeth haid robotig
Mae pob robot siâp disg (diamedr 5 cm) yn gweithredu'n annibynnol trwy fatri lithiwm-ion ar fwrdd, gan ddarparu 30 munud o ymarferoldeb heb ei drin. Mae gerau ymylol yn galluogi locomotion, tra bod magnetau rotatable yn caniatáu adlyniad dros dro rhwng unedau. Mae synhwyrydd golau polariaidd ar ben pob robot yn canfod ciwiau cyfeiriadol, gan drosi dwyster golau i baramedrau symud:
Nghyfeiriadau: Wedi'i bennu gan ongl polareiddio golau.
Orfoded: Cyfrannol â dwyster golau, gan arddweud cyflymder cylchdroi gêr.
System reoli ddeallus
Gweithredodd ymchwilwyr fframwaith yn seiliedig ar reolau i drefnu ymddygiad haid heb raglennu siapiau na chynigion penodol. Trwy fodiwleiddio signalau golau, roedd y cyfun bob yn ail rhwng ad -drefnu hylif a sefydlogi solet. Roedd gwrthdystiadau allweddol yn cynnwys:
Pontio strwythurol: Unodd dau is-grŵp i ffurfio pont sy'n dwyn llwyth yn cefnogi 5 kg.
Llwyfannau gallu uchel: Roedd cyfluniadau yn cynnal pwysau hyd at 70 kg (ar raddfa ddynol).
Siâp Morphing: Llifo o amgylch rhwystrau i gydosod offer (ee, ffurfiau tebyg i wrench).
Hunan-atgyweirio: Cywiro diffygion strwythurol yn ymreolaethol.
Effeithlonrwydd a scalability
Modiwleiddio golau deinamig (pylsio yn erbyn signalau cyson) Gwell effeithlonrwydd ynni yn ystod trawsnewidiadau'r wladwriaeth. Mae dyluniad modiwlaidd y system yn awgrymu scalability, gyda chymwysiadau posibl mewn chwilio ac achub, seilwaith addasol, a gweithgynhyrchu ail-gyfluniadwy.
Cyhoeddwyd ynNgwyddoniaetho dan y teitl"Cydweithfeydd robotig tebyg i ddeunydd gyda rheolaeth sbatotemporal ar gryfder a siâp,"Mae'r ymchwil hon yn pontio roboteg a gwyddoniaeth deunyddiau, gan gynnig newid paradeim mewn dylunio systemau addasol sy'n adlewyrchu deallusrwydd organebau biolegol.