Επιστήμονες έφτιαξαν μεταβαλλόμενα Micro-Robots που μπορούν να ενώνονται για να δημιουργούν στερεές δομές!

Ερευνητές από το University of California, Santa Barbara (UCSB) δημιούργησαν προγραμματιζόμενα micro-robots που μπορούν να συμπεριφέρονται είτε σαν υγρό είτε να συναρμολογούνται σε στερεές δομές, σηματοδοτώντας μια σημαντική πρόοδο στη ρομποτική τεχνολογία.

Εμπνευσμένοι από φυσικά συστήματα, οι επιστήμονες μιμήθηκαν τη συμπεριφορά συλλογικών ομάδων στη φύση, όπως αποικίες μυρμηγκιών, για να επιτύχουν πολύπλοκες λειτουργίες μέσω συντονισμένης κίνησης και δυνατότητας μεταβολής σχήματος. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Science, προτείνει τη δυνατότητα ανάπτυξης ενός νέου υποτομέα ρομποτικής με επίκεντρο τέτοια «συλλογικά υλικά».

Τα micro-robots έχουν τη μοναδική ικανότητα να μεταβαίνουν από «ρευστοποιημένη» κατάσταση σε πιο «στερεή» μορφή, ανάλογα με την περιστροφική τους κατάσταση. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης μαγνητών και οκτώ μηχανοκίνητων γραναζιών που είναι τοποθετημένα στην κυκλική εξωτερική επιφάνεια κάθε ρομπότ. Στο πρώτο της πείραμα, η ομάδα του UCSB δημιούργησε ένα σύνολο 20 σχετικά μεγάλων micro-robots που έδειξαν τη δυνατότητα να συναρμολογούνται σε διάφορα σχήματα. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να τα μικρύνουν περαιτέρω και να αυξήσουν τον αριθμό των μονάδων, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο και τη δημιουργία πιο πολύπλοκων σχηματισμών.

Η έμπνευση για αυτήν την τεχνολογία προέρχεται από την εμβρυϊκή μορφογένεση (embryonic morphogenesis), τη βιολογική διαδικασία με την οποία τα κύτταρα διαμορφώνουν τους ιστούς και τα όργανα κατά την ανάπτυξη του εμβρύου. Σύμφωνα με τον καθηγητή Otger Campàs του UCSB, οι ζωντανοί εμβρυϊκοί ιστοί διαθέτουν εξαιρετικές υλικές ιδιότητες, όπως αυτοσχηματισμό, αυτοΐαση και την ικανότητα μετάβασης μεταξύ στερεών και ρευστών καταστάσεων. Η ερευνητική ομάδα εντόπισε τρεις βασικές βιολογικές διαδικασίες — interunit force, polarization και adhesion — που επιτρέπουν στα κύτταρα να κινούνται συλλογικά και να συνδέονται μεταξύ τους. Αυτές οι αρχές μεταφράστηκαν σε μηχανικές λειτουργίες για τα micro-robots, επιτρέποντάς τους να συντονίζουν την κίνησή τους και να συναρμολογούνται σε στερεές δομές.

Με την αξιοποίηση αυτών των βιολογικών αρχών, τα micro-robots μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να εκτελούν πολύπλοκες λειτουργίες με υψηλή ακρίβεια. Αυτή η προσέγγιση διαφοροποιείται από τη συμβατική ρομποτική, η οποία βασίζεται σε άκαμπτα εξαρτήματα και κεντρικό έλεγχο. Αντίθετα, ο σχεδιασμός του UCSB χρησιμοποιεί αποκεντρωμένο έλεγχο και ευέλικτη σύνδεση, επιτρέποντας στις ρομποτικές μονάδες να προσαρμόζουν το σχήμα και τη συμπεριφορά τους συλλογικά. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η προσαρμοστικότητα θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους σε εφαρμογές στη βιομηχανία, την ιατρική τεχνολογία και άλλους τομείς που απαιτούν δυναμικές υλικές ιδιότητες.

Στο μέλλον, η ομάδα του UCSB σκοπεύει να ενσωματώσει αλγόριθμους machine learning για να βελτιώσει τη συλλογική νοημοσύνη των micro-robots. Αυτή η πρόοδος θα μπορούσε να επιτρέψει τη συναρμολόγηση περίπλοκων σχημάτων και εργαλείων με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση. Οι ερευνητές προβλέπουν ότι χιλιάδες από αυτές τις μονάδες θα μπορούσαν να συνεργάζονται αρμονικά, δημιουργώντας ένα ευέλικτο και προγραμματιζόμενο ρομποτικό υλικό ικανό να εκτελεί μια ευρεία γκάμα εργασιών.