نشأ تطور رائد في الروبوتات من أبحاث تعاونية من قبل العلماء في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا وتو درسدن ، الذين صمموا مجموعة من الروبوتات القابلة للبرمجة القادرة على التحول والتكيف في الوقت الحقيقي من خلال محاكاة العمليات البيولوجية التي لوحظت في الخلايا الحية. مستوحاة من القدرة على التكيف الميكانيكي للأنسجة الجنينية ، والانتقالات الجماعية الآلية بين حالات تشبه السوائل وتشبه الصلبة ، مما يتيح المهام مثل تحمل الأحمال الثقيلة ، والإبلاغ عن الذات ، وإعادة تشكيلها عند الطلب.
مبادئ التصميم المستوحاة من الحيوي
رسم الفريق أوجه التشابه بين نظامه الآلي والسلوك الديناميكي للخلايا أثناء التطور الجنينية. في الأجنة الحية ، تحقق الأنسجة التعقيد الهيكلي من خلال الحركات الخلوية المنسقة التي تحركها ثلاث آليات رئيسية:
التملق: الخلايا "التدفق" مؤقتًا لبعضها البعض لإعادة تنظيمها قبل الاستقرار في تكوينات صلبة.
الاستقطاب: الخلايا محاذاة اتجاهية لتوليد القوى الجماعية.
التصاق: تحافظ الخلايا على اتصالات حتى أثناء إعادة الترتيب ، مما يضمن النزاهة الهيكلية.
بنية سرب آلية
يعمل كل روبوت على شكل قرص (قطره 5 سم) بشكل مستقل عبر بطارية ليثيوم أيون على متن الطائرة ، مما يوفر 30 دقيقة من الوظائف غير المقيدة. تتيح التروس المحيطية الحركة ، بينما تسمح المغناطيسات القابلة بالدوار للالتصاق المؤقت بين الوحدات. يكتشف مستشعر الضوء المستقطب فوق كل روبوت إشارات الاتجاه ، وترجم شدة الضوء إلى معلمات الحركة:
اتجاه: تحددها زاوية الاستقطاب الخفيفة.
قوة: يتناسب مع شدة الضوء ، وإملاء سرعة دوران الترس.
نظام التحكم الذكي
قام الباحثون بتنفيذ إطار قائم على القواعد لتنظيم سلوك السرب دون تصوير أشكال أو حركات محددة مسبقًا. عن طريق تعديل إشارات الضوء ، تم بالتناوب الجماعي بين إعادة تنظيم السوائل والتثبيت الصلب. وشملت المظاهرات الرئيسية:
الجسر الهيكلي: تم دمج مجموعتين فرعيتين لتشكيل جسر يحمل الحمل يدعم 5 كجم.
منصات عالية السعة: استدامت التكوينات أوزان تصل إلى 70 كجم (على نطاق إنسان).
شكل التحول: يتدفق حول العقبات التي تحول دون تجميع الأدوات (على سبيل المثال ، أشكال شبيهة بالجورف).
الإبداع الذاتي: تصحيح الحكم الذاتي للعيوب الهيكلية.
الكفاءة وقابلية التوسع
تعديل الضوء الديناميكي (النبض مقابل الإشارات الثابتة) عزز كفاءة الطاقة أثناء انتقالات الحالة. يشير التصميم المعياري للنظام إلى قابلية التوسع ، مع تطبيقات محتملة في البحث والأناقة ، والبنية التحتية التكيفية ، والتصنيع القابل للتشكيل.
نشرت فيعلومتحت العنوان"مجموعات روبوتية تشبه المواد مع السيطرة الزمانية المكانية على القوة والشكل ،"هذا البحث يجسد الروبوتات وعلوم المواد ، مما يوفر تحولًا نموذجيًا في تصميم الأنظمة التكيفية التي تعكس ذكاء الكائنات البيولوجية.