Parçacık Robotu

Biyolojik hücrelerden ipucu alan MIT, Columbia Üniversitesi ve diğer yerlerdeki araştırmacılar, büyük gruplar arasında dolaşmak, nesneleri taşımak ve diğer görevleri tamamlamak için birbirine bağlanan hesaplama amaçlı basit robotlar geliştirdiler.

Bu “parçacık robotiği” sistemi – MIT, Columbia Engineering, Cornell Üniversitesi ve Harvard Üniversitesi araştırmacılarının bir projesine dayanarak – araştırmacıların “parçacıklar” olarak adlandırdıkları disk şeklindeki birçok bireysel birimi içermektedir. çevresinin etrafındaki mıknatısları ve her bir ünite sadece iki şeyi yapabilir: genişlet ve küçült. (Her parçacık kendi sözleşmeli durumunda yaklaşık 6 inç ve genişlediğinde yaklaşık 9 inç’tir.) Bu hareket, dikkatlice zamanlandığında, tek tek parçacıkların birbirlerini koordine edilmiş hareketle itip çekmesini sağlar. Yerleşik sensörler kümenin ışık kaynaklarına yönelmesini sağlar.

 Bugün yayınlanan bir  Nature makalesinde, araştırmacılar iki düzine gerçek robotik parçacık kümesini ve bir ampule doğru engellerden geçen 100.000 parçacıktan oluşan sanal bir simülasyon sergilemektedir. Ayrıca bir partikül robotunun, ortasına yerleştirilmiş nesneleri taşıyabildiğini gösterir.

Parçacık robotları birçok konfigürasyonda oluşabilir ve engellerin etrafında akışkan olarak dolaşabilir ve dar boşluklardan sıkılabilir. Özellikle, parçacıkların hiçbiri doğrudan çalışmak için birbirleriyle iletişim kurmaz ya da ona güvenmez, böylece parçacıklar grup üzerinde herhangi bir etki yaratmadan eklenebilir veya çıkarılabilir. Araştırmacılar makalelerinde, partikül robotik sistemlerinin birçok ünite arızalandığında bile görevleri tamamlayabildiğini gösteriyor.

Rapor, geleneksel olarak bir amaç için tasarlanmış robotlar hakkında düşünmenin yeni bir yolunu temsil ediyor, birçok karmaşık parçadan oluşuyor ve herhangi bir parça arızalandığında çalışmayı durduruyor. Araştırmacılar, bu basit bileşenlerden oluşan robotların daha ölçeklenebilir, esnek ve sağlam sistemler sağlayabildiğini söylüyor.

Arduino ile farklı modüllerin kullanılması, Arduino programlama dili öğrenimi ve Arduino elektronik geliştirme kartı ile etkileşimli projeler yapabilmek için Sertifikalı İleri Arduino Eğitim Programımızı incelediniz mi?

Bilgisayar Bilimleri ve Yapay Zeka Laboratuvarı (CSAIL) ve Andrew ve Erna Viterbi Elektrik Mühendisliği Profesörü Daniela Rus, “Birey kadar yetenekli olmayan ancak bir grup olarak başarabilecek küçük robot hücrelerimiz var” diyor. Bilgisayar Bilimi. “Robot kendi başına durağan, ancak aniden diğer robot parçacıklarına bağlandığında, robot kollektifi aniden dünyayı keşfedebilir ve daha karmaşık eylemleri kontrol edebilir. Bu ‘evrensel hücreler’ ile robot parçacıkları farklı şekiller elde edebilir, küresel dönüşüm, küresel hareket, küresel davranış ve deneylerimizde gösterdiğimiz gibi, ışık derecelerini takip edebilir. Bu çok güçlü.”

MIT’de Rus, yaklaşık 20 yıl boyunca modüler, bağlantılı robotlar üzerinde çalışmakta ve etrafta dolaşmak için başkalarına bağlanabilecek genişleyen ve daralan bir küp robotu içermektedir. Ancak kare şekli robotların grup hareketlerini ve konfigürasyonlarını sınırladı.

Li’nin 2014’te MIT’e gelinceye kadar postdoc olduğu Lipson’un laboratuarıyla işbirliği içinde araştırmacılar, birbiri etrafında dönebilecek disk şeklindeki mekanizmalara gittiler. Ayrıca, birbirleriyle bağlantı kurabilir ve bağlantılarını kesebilir ve birçok yapılandırma oluşturabilirler.

Bir parçacık robotunun her bir birimi, bir bataryayı, küçük bir motoru, ışık yoğunluğunu algılayan sensörleri, bir mikrodenetleyiciyi ve sinyalleri gönderen ve alan bir iletişim bileşenini barındıran silindirik bir tabana sahiptir. Tepesine monte edilmiş olan Hoberman Uçuş Halkası adında bir çocuk oyuncağıdır – mucidi makalenin yazarlarından biridir – dairesel bir formata bağlı küçük panellerden oluşur ve genişlemek ve geri çekilmek üzere itilebilir. Her panele iki küçük mıknatıs yerleştirilmiştir.

İşin püf noktası, robotik parçacıkları tüm grubu hedef ışık kaynağına doğru itmek ve çekmek için tam bir sıra ile genişletmek ve daraltmak üzere programlamaktı. Bunu yapmak için, araştırmacılar her partikülden doğrudan partikül-partikül iletişimine gerek kalmadan, diğer partiküllerden gelen ışık yoğunluğu hakkında yayınlanan bilgileri analiz eden bir algoritma ile donattılar.

Bir partikülün sensörleri, bir ışık kaynağından gelen ışığın yoğunluğunu tespit eder; parçacık ışık kaynağına ne kadar yakınsa, yoğunluk o kadar artar. Her bir parçacık sürekli olarak algılanan yoğunluk seviyesini tüm diğer parçacıklarla paylaşan bir sinyal yayınlar. Parçacık robotik bir sistemin 1 ila 10 seviyelerinde bir ışık yoğunluğunu ölçtüğünü söyleyin: Işığa en yakın olan parçacıklar seviye 10’a ve en uzaktakiler seviye 1’i kaydettirin. Yoğunluk seviyesi ise partikülün belirli bir zamana karşılık geldiğini gösterir. genişletmek. En yüksek yoğunluğa sahip parçacıklar – seviye 10 – ilk önce genişler. Bu parçacıklar büzüldükçe sıradaki parçacıklar, seviye 9, sonra genişler. Bu zamanlanmış genişleme ve daralma hareketi sonraki her aşamada gerçekleşir.

Li, “Bu, büyük bir kümeyi çevresel uyaranlara doğru ya da uzağa doğru hareket ettiren koordineli bir itme ve sürükleme hareketi olan mekanik bir genişleme-daralma dalgası yaratıyor” diyor. Li’nin en önemli bileşeni, mümkün olduğu kadar etkin bir şekilde hareket etmeyi sağlayan parçacıklar arasında paylaşılan senkronize bir saatin tam zamanlamasıdır: “Senkronize saati karıştırırsanız, sistem daha az verimli çalışacaktır.”

Videolarda araştırmacılar, yanıp söndüklerinde farklı ampullere doğru yön değiştiren ve yön değiştiren ve engeller arasındaki boşlukta ilerleyen gerçek parçacıklardan oluşan bir parçacık robotik sistemi göstermektedir. Araştırmacılar makalelerinde ayrıca, 10.000 partikülden oluşan simüle kümelerin, hızlarının yarısında, birimlerinin yüzde 20’sinin başarısız olmasına rağmen, hareket hızını koruduğunu gösteriyor.

Columbia Mühendislik’teki makine mühendisliği profesörü Lipson, milyarlarca nanobottan oluşan kendi kendini kopyalayan bir robotun bilim kurgu kavramına atıfta bulunarak, “Bu biraz ‘gri goo gibi” dedi. “Buradaki en önemli yenilik, merkezi kontrole sahip olmayan, tek bir başarısızlık noktası olmayan, sabit bir şekle sahip olmayan ve bileşenlerinin benzersiz bir kimliği olmayan yeni bir tür robotunuz olmasıdır.”

Bir sonraki adım, Lipson ekler, milyonlarca mikroskobik parçacıktan oluşan bir robot yapmak için bileşenleri küçültüyor.

Kaynakça: https://scienceblog.co

Yorum yap