AI Me-Rector-Sets: Selbstorganisierende Roboterwürfel Können Objekte Replizieren
AI Me-Rector-Sets: Selbstorganisierende Roboterwürfel Können Objekte Replizieren

Video: AI Me-Rector-Sets: Selbstorganisierende Roboterwürfel Können Objekte Replizieren

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Anonim

Forscher des Massachusetts Institute of Technology experimentieren mit modularen Bots, die intelligent genug sind, um sich in Dinge zu verwandeln, die sich in ihrer Nähe befinden.

Dynamisch selbstmontierende Roboter wären sicherlich vielseitiger als solche, die in einem Labor oder einer Fabrik vormontiert wurden. Anstatt einen einzelnen Bot zu kaufen, erhalten Sie einen Container mit Modulen, die Sie so programmieren können, dass sie eine Vielzahl von Konfigurationen für bestimmte Aufgaben annehmen - beispielsweise einen schlangenartigen Automaten, der durch Rohre kriechen kann, oder einen Roboter mit Beinen, der über raues Gelände klettern kann.

Ein Ansatz zum Bau solcher Roboter wäre die Schaffung intelligenter Module, die sich zusammensetzen und sich in die durch ihre Programmierung festgelegte Form verwandeln könnten (stellen Sie sich den formverändernden T-1000 in Terminator 2 vor). Im nächsten Monat werden Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine alternative Methode vorstellen, bei der ein Cluster von Modulen so programmiert wird, dass diejenigen, die zum Herstellen einer bestimmten Formverbindung erforderlich sind, miteinander verbunden werden, während sich unnötige Komponenten trennen und den zusammengebauten Roboter zurücklassen würden.

Der Ansatz, überflüssige Materialien zu entfernen, bis alles übrig bleibt, ist das gewünschte Objekt, das Michelangelo bei der Schnitzerei der Davidstatue aus einem Marmorblock bearbeitet hat. Warum also nicht auf die Robotik anwenden, dachte Daniela Rus, eine M.I.T. Professor in der Abteilung für Elektrotechnik und Informatik (EECS) und Co-Direktor des Zentrums für Robotik des Labors für Informatik und künstliche Intelligenz (CSAIL) der Schule. Vor einigen Jahren begann Rus nach "dem technologischen Äquivalent eines Marmorblocks zu suchen, aus dem wir intelligente und funktionale Objekte formen können", sagt sie.

Was sie und Kyle Gilpin, ein EECS-Doktorand, sich ausgedacht haben, stellen sich Robotermodule tatsächlich als Körner vor, die einen Sandhaufen mehr als einen Marmorblock umfassen, aber die Idee ist ähnlich. Die Forscher montierten 1-Zentimeter-Roboterwürfel als "Smart Sand" -Körner, komplett mit sehr einfachen Mikroprozessoren und elektropermanenten Magneten. Die Würfel verwenden diese Magnete, die mit einem einzigen elektrischen Impuls magnetisiert oder entmagnetisiert werden können (im Gegensatz zu einem Elektromagneten, der nur bei konstantem elektrischen Fluss magnetisch ist), um sich gegenseitig Kommunikation und Energie zu übertragen. Dieser Ansatz löst eine der Hauptschwierigkeiten beim Bau modularer Roboter, nämlich die einzelnen Module dazu zu bringen, während des Morphing-Prozesses Verbindungen herzustellen und zu trennen.

Die Cubes waren durch die Größe ihrer Mikroprozessoren begrenzt, die nur 32 Kilobyte Software-Code speichern konnten und nur zwei Kilobyte Arbeitsspeicher hatten. Daher führten die Forscher ihre selbstorganisierenden Experimente an einem zweidimensionalen Gitter durch (siehe Video unten) mit der Idee, dass die Würfel ein eingebettetes Objekt aus ein Zentimeter großen Plastikblöcken in Form einer quadratischen oder Strichmännchen-Person identifizieren könnten -in ihrer Mitte und dupliziere dann das Objekt. Andere Experimente testeten, ob sich die Würfel direkt zusammensetzen konnten, basierend auf Anweisungen eines Softwareprogramms.

Um ein Objekt zu duplizieren, wurden die Würfel zuerst so programmiert, dass sie Nachrichten untereinander weiterleiten, um festzustellen, ob ihr Nachbar auf jeder Seite ein Magnetwürfel oder ein Plastikblock war. Sobald sich die das eingebettete Objekt umgebenden Würfel identifiziert hatten, gaben sie Informationen über seine Größe und Form entlang der Linie an eine Gruppe von Würfeln weiter, die einen festen Abstand hatten (ein Abstand, der durch ihre Programmierung definiert wurde). Diese Würfel schalteten dann ihre Magnete aus oder ein, um die Form des ursprünglichen Objekts nachzuahmen. Diese Magnete, die zum Erstellen des Duplikats nicht erforderlich sind, sind ausgeschaltet und trennen sich, damit das Duplikat entfernt werden kann.

Die Größe der Würfel definiert die Arten von Formen, die sie bilden können, sagt Rus und fügt hinzu, dass das Ziel darin besteht, Ein-Millimeter-Würfel zu erstellen. "Die Herausforderung besteht darin, dass Sie beim Verkleinern immer noch in der Lage sein müssen, die Module mit Strom und Kommunikation zu versorgen, und dass die Module über eine gewisse Rechenfähigkeit verfügen, um Anweisungen zu befolgen", sagt sie und fügt hinzu, dass sie und Gilpin ihre Forschungsergebnisse vorstellen werden auf der Internationalen IEEE-Konferenz für Robotik und Automatisierung im Mai in Saint Paul, Minn.

Die Forscher hoffen, innerhalb weniger Jahre auf millimetergroße Würfel verkleinern zu können. Sie haben ihre aktuellen Würfel bereits von den vier Zentimeter großen Würfeln genommen, mit denen sie vor einigen Jahren gearbeitet haben. Diese Würfel hatten Batterien, Infrarot-Kommunikation und Motoren. Die Ein-Zentimeter-Würfel verwenden die elektropermanenten Magnete, um die Kapazität jeder dieser Komponenten zu erfüllen. Damit die Würfel jedoch dreidimensional funktionieren und sich zu komplexeren Objekten zusammensetzen lassen, benötigt jeder zusätzliche Magnete.

Trotz der Herausforderungen besteht das Schöne am Projekt darin, dass mit den Würfeln schnell Objekte oder sogar Prototypen von Geräten erstellt werden können. Stellen Sie sich vor, Sie würden eines Tages mit den intelligenten Würfeln einen kaputten Serpentinenriemen unter der Motorhaube eines Autos ersetzen. Am Straßenrand könnte eine Person den Gürtel mit Klebeband zusammenkleben und ihn dann in eine Tasche oder eine Schachtel mit intelligenten Würfeln legen. Nachdem das Auto mit einem neuen Riemen repariert wurde, würden die Magnete des temporären Bot-Gürtels ausgeschaltet und die Würfel würden sich trennen, um sich beim nächsten Mal in etwas völlig anderes zu verwandeln.

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