Robots essaim à quatre pattes

Les comportements collectifs des fourmis, des abeilles et des oiseaux pour résoudre des problèmes et surmonter des obstacles sont quelque chose que les chercheurs ont développé en robotique aérienne et sous-marine. Cependant, le développement de robots en essaim à petite échelle capables de traverser des terrains complexes s'accompagne d'un ensemble unique de défis. Les chercheurs ont construit des robots à plusieurs pattes capables de manœuvrer dans des environnements difficiles et d'accomplir collectivement des tâches difficiles, imitant leurs homologues du monde naturel.

Les robots à pattes peuvent naviguer dans des environnements difficiles, tels que des terrains accidentés et des espaces restreints, et l'utilisation des membres offre un soutien corporel efficace, permet une maniabilité rapide et facilite le franchissement d'obstacles. Cependant, les robots à pattes sont confrontés à des défis de mobilité uniques dans les environnements terrestres, ce qui entraîne une réduction des performances locomotrices.

Lire une séance de questions-réponses avec le chercheur

Dans une brève séance de questions-réponses avec Tech Briefs, le professeur Yasemin Ozkan-Aydin explique ce que les essaims peuvent faire une fois les fonctionnalités avancées.

Les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'une connexion physique entre des robots individuels pourrait améliorer la mobilité d'un système collectif terrestre à pattes. Des robots individuels effectuaient des tâches simples ou petites telles que se déplacer sur une surface lisse ou transporter un objet léger, mais si la tâche dépassait les capacités de l'unité unique, les robots se connectaient physiquement les uns aux autres pour former un système à plusieurs pattes plus grand et surmonter collectivement problèmes.

À l'aide d'une imprimante 3D, l'équipe a construit des robots à quatre pattes mesurant environ 6 à 8 pouces de long. Chacun était équipé d'une batterie au lithium polymère, d'un microcontrôleur et de trois capteurs - un capteur de lumière à l'avant et deux capteurs tactiles magnétiques à l'avant et à l'arrière, permettant aux robots de se connecter les uns aux autres. Quatre pieds flexibles ont réduit le besoin de capteurs et de pièces supplémentaires et ont donné aux robots un niveau d'intelligence mécanique qui a aidé lors de l'interaction avec un terrain accidenté ou accidenté.

Après avoir imprimé chaque robot, ils ont été construits et testés sur de l'herbe, du paillis, des feuilles et des glands. Des expériences sur terrain plat ont été menées sur des panneaux de particules et des escaliers ont été construits avec de la mousse isolante. Les robots ont également été testés sur de la moquette à poils longs et des blocs de bois rectangulaires ont été collés sur des panneaux de particules pour servir de terrain accidenté. Lorsqu'une unité individuelle est bloquée, un signal est envoyé à des robots supplémentaires qui se connectent pour fournir une assistance permettant de franchir avec succès les obstacles tout en travaillant collectivement.

Les travaux éclaireront la conception d'essaims à pattes à faible coût qui peuvent s'adapter à des situations imprévues et effectuer des tâches coopératives dans le monde réel telles que des opérations de recherche et de sauvetage, le transport collectif d'objets, l'exploration spatiale et la surveillance de l'environnement. La recherche se concentrera sur l'amélioration des capacités de contrôle, de détection et de puissance du système, qui sont essentielles pour la locomotion et la résolution de problèmes dans le monde réel.

Pour les systèmes en essaim fonctionnels, la technologie de la batterie doit être améliorée. De petites batteries sont nécessaires qui peuvent fournir plus de puissance, idéalement d'une durée de plus de 10 heures. Sinon, l'utilisation de ce type de système dans le monde réel n'est pas durable. Les limitations supplémentaires incluent le besoin de plus de capteurs et de moteurs plus puissants tout en gardant la taille des robots petite.