Инженеры Корнелла создали рой роботов, который сам собирается и распадается — без единого компьютера
Ученые показали роботов, которыми управляет не код, а собственная форма.
Группа маленьких роботов может двигаться не как привычная машина с главным компьютером, а как живой комок мягкого материала: отдельные модули цепляются друг за друга, распадаются, снова соединяются и вместе проходят там, где одиночный робот быстро застревает. Инженеры Корнелльского университета разработали систему Cross-Link Collective, в которой управление рождается не из сложных алгоритмов, а из формы роботов и физических контактов между модулями.
Система состоит из десятков узких роботов с небольшими застежками-липучками на концах. По отдельности модули двигаются медленно и плохо справляются со сложной поверхностью, но в связке начинают вести себя как согласованный коллектив. Роботы временно соединяются, тянут друг друга, обходят препятствия и перестраивают форму группы без единого центра управления.
Исследователи называют подход механическим интеллектом. Вместо постоянного обмена данными и команд роботы используют простое физическое взаимодействие: столкновения, сцепление, натяжение и разрыв слабых соединений. Форма модулей и способ контакта задают поведение всей группы, поэтому коллектив может продолжать движение даже при сбое части роботов.
Каждый робот имеет длину около 200 мм и ширину около 20 мм. Внутренний мотор заставляет модуль постоянно менять форму между прямой латинской I и изогнутой U. Движение корпуса создает усилие, которое толкает робота вперед по поверхности. Липучки на концах позволяют соседним модулям ненадолго сцепляться и расцепляться прямо во время движения.
На наклонных поверхностях связки двигались надежнее одиночных роботов, которые часто останавливались из-за неудачного положения корпуса. В среде с препятствиями цепочки вели себя почти как текучий материал: соединения удерживали группу вместе, но разрывались, когда сцепление мешало пройти дальше. Благодаря избыточности система не зависит от одного исправного модуля.
Команда также добавила простую обратную связь. Когда робот отрывается от группы, модуль издает слышимый жужжащий сигнал. Соседние роботы замедляются, и отделившийся модуль получает время, чтобы снова присоединиться к коллективу. Для работы механизма не нужен общий план движения или центральный контроллер.
Первую версию роботизированного модуля разработали в Технологическом институте Джорджии. Команда Корнелльского университета позже доработала систему, провела годы испытаний и статистического анализа, чтобы улучшить сцепление и движение больших групп.
Cross-Link Collective вдохновлен активными гелями: в подобных материалах молекулярные связи постоянно образуются и разрываются, но общая структура сохраняется. Исследователи считают, что принцип поможет развивать мягкую робототехнику и создавать машины для непредсказуемой среды, где жесткое централизованное управление часто оказывается слабым местом.