Os enxames de articulação mole atendem a terrenos e tarefas difíceis

Imagine um enxame de pequenos robôs, cada um sobre o tamanho da palma da sua mão, espalhando-se por uma comunidade devastada por incêndios, mapeando áreas contaminadas por materiais tóxicos, procurando sobreviventes, identificando áreas de espalhamento rápido de incêndio. Ou imagine os robôs que estão sendo usados ​​para limpar os campos de batalha de minas, conduzir missões de busca e resgate após terremotos ou implantadas em fazendas para se defender contra pragas e rastrear as condições do solo.

Essa é uma visão Markus Nemitz, professora assistente de engenharia mecânica da Universidade Tufts, trabalha há muitos anos e agora está começando a tomar forma física com a criação de robôs pequenos, resilientes e de articulação mole construídos com impressoras 3D, descritas em um novo artigo publicado em Comunicações da natureza.

“Minha pesquisa de Ph.D. estava em robótica de enxames”, disse Nemitz. “Eu desenvolveria algoritmos que controlam grandes montagens de robôs, permitindo que eles compartilhassem informações e modificassem o comportamento com base em condições em evolução e na necessidade de esforço coletivo. Mas percebi que, enquanto eu e outros criando esses algoritmos para simulações, não havia real real Sistemas de robô para demonstrá -los.

Criar enxames reais de centenas ou milhares de robôs é geralmente considerado muito caro para colocar em prática. Nemitz, juntamente com o estudante de graduação Cem Aygül, projetou um robô robusto que pode ser quase totalmente fabricado em uma impressora 3D em apenas algumas horas, superando não apenas a barreira de custo, mas também encolhendo a linha do tempo de fabricação para que teoricamente pudessem imprimir centenas de centenas de Os robôs com um banco de impressoras em um dia.

Espera -se que os pedidos de enxames de robôs ocorram em ambientes difíceis e imprevisíveis, e alguns robôs podem ser perdidos ou sacrificados realizando sua tarefa coletiva.

“Projetamos nossos robôs com componentes suaves e rígidos, em vez de componentes principalmente rígidos como você pode ver no local do Boston Dynamics Robot Dog ””, disse Nemitz. “Você pode soltar nossos robôs de um helicóptero ou achatá -los embaixo de uma roda, e eles ainda pegam e vão embora. Eles caminham sobre pedras. Eles andam sobre areia. Eles podem rastejar inclinações íngremes. Eles podem lidar com muitos ambientes diferentes, Então agora podemos desenvolver capacidade de enxame que realmente sai do laboratório e tem uma alta taxa de sobrevivência “.

Os membros do robô são feitos de links semi-macios e articulações macias, semelhantes a membros de mamíferos ou reptilianos com estruturas ósseas conectadas por juntas mais suaves revestidas com cartilagem, permitindo algum jogo no movimento além de um único plano de rotação. Ao atribuir vários materiais com a suavidade variável a vínculos, o robô se torna mais resistente ao impacto físico.

Robôs totalmente rígidos, alguns dos quais são bastante ágeis, no entanto, precisam fazer várias correções rápidas repentinas em mais de um membro para permanecer na posição vertical ao pousar em terrenos irregulares e imprevisíveis. Os robôs que incorporam articulações macias têm um padrão de movimento mais fluido ao caminhar sobre o terreno, adaptando -se facilmente às irregularidades da superfície.

A impressora é capaz de distribuir vários materiais, portanto, os componentes semi-macio e macio são construídos simultaneamente. Os eletrônicos são adicionados manualmente no meio da impressão, mas essa etapa também pode ser automatizada.

“Depois que temos esses robôs, também podemos personalizá -los, pois cada operação pode ter novas condições”, disse Nemitz.

“Você deve se lembrar que em 2018 havia um time de futebol preso no sistema de não cavernas Tham Luang Nang na Tailândia. Não havia sistema robótico que pudesse acessá -los por causa da combinação de canais estreitos, superfícies rochosas e ambientes subaquáticos. Teoricamente, Pode -se imprimir rapidamente robôs com novos recursos combinados para navegar nesses ambientes complexos para fornecer mensagens e suprimentos “.

Nemitz e seu laboratório têm trabalhado em paralelo em aplicações específicas para a limpeza de minas terrestres e o monitoramento ambiental, incluindo o rastreamento das condições de mudança e a posição das geleiras.