Raziskovalci se pogovarjajo o zasnovi naslednje generacije prototipov M-Cube. Majhne kocke (samosestavljajoči se roboti) brez zunanjih gibljivih delov se lahko same poganjajo naprej, skačejo druga na drugo in se sestavijo v poljubne oblike.
Ko ji je leta 2011 študent zadnjega letnika MIT John Romanishin predlagal novo zasnovo modularnih robotov, je profesorica robotike Daniela Rus dejala: »To ni mogoče.« Dve leti pozneje je profesorica Rus svojemu kolegu Hodu Lipsonu, raziskovalcu robotike na univerzi Cornell, pokazala videoposnetek prototipnih robotov, ki temeljijo na Romanishinovi zasnovi. Lipson je dejal: »To ni mogoče.« Novembra bodo Romanishin (ki je zdaj raziskovalec v laboratoriju za računalništvo in umetno inteligenco (Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) v inštitutu MIT), profesorica Rus in podoktorski raziskovalec Kyle Gilpin enkrat za vselej pokazali, da to je mogoče, ko bodo na mednarodni konferenci o inteligentnih robotih in sistemih (IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems) predstavili svoj članek.
Robotom pravijo M-Blocks in so kocke brez zunanjih gibljivih delov. Kljub temu pa lahko plezajo po in okoli drug drugega, skačejo v zrak, se kotalijo po tleh in se celo premikajo med visenjem s kovinskih površin. Znotraj vsake kocke M-Block je vztrajnik, ki lahko doseže do 20.000 vrtljajev na minuto. Ob zaviranju se njegova vrtilna količina prenese na kocko. Na vsakem robu in ploskvi kocke M-Block so spretno razporejeni trajni magneti, ki omogočajo, da se sestavita poljubni dve kocki.
»To je ena od stvari, ki jih že zelo dolgo poskušamo doseči v skupnosti za modularno robotiko,« pravi profesorica Rus, ki uči elektrotehniko in računalništvo ter je direktorica laboratorija CSAIL. »Potrebovali smo le ustvarjalno idejo in nekoga, ki je bil dovolj vztrajen, da ni odnehal, dokler je ni uresničil – kljub oviram.«
Poosebljena abstrakcija
Kot pojasnjuje profesorica Rus, raziskovalci, ki preučujejo rekonfigurabilne robote, že dolgo uporabljajo abstrakcijo, ki ji pravijo model z drsenjem kocke. V tem modelu pri dveh kockah, ki se dotikata s stranicama, ena drsi po stranici druge, nato pa brez spreminjanja orientacije drsi po njenem vrhu. Model z drsenjem kocke poenostavlja razvoj algoritmov samostojnega sestavljanja, vendar so roboti, ki jih izvajajo, ponavadi veliko bolj kompleksni. Skupina, ki jo vodi profesorica Rus, je prej na primer razvila modularni robot, ki mu pravijo Molecule in ga sestavljata dve kocki, ki ju povezuje kotni drog, ter ima 18 ločenih motorjev. »Takrat smo bili zelo ponosni nanj,« je povedala profesorica Rus.
Po besedah Gilpina so obstoječi sistemi modularnih robotov »statično stabilni«, kar pomeni, da »lahko kadar koli ustavite gibanje, roboti pa ostanejo na svojem mestu«. Raziskovalci MIT pa so lahko drastično poenostavili zasnovo svojih robotov s tem, da so opustili načelo statične stabilnosti. »V določenih trenutkih kocka dejansko leti po zraku,« pravi Gilpin. »Za d
osego izravnave ob pristanku se zanašamo na magnete. To je tisto, kar je pri tem sistemu povsem edinstveno.« To je tudi tisto, zaradi česar je bila profesorica Rus tako skeptična glede prvotnega Romanishinovega predloga. »Prosila sem ga, da naj izdela prototip,« pravi profesorica Rus. »Potem sem dejala: »Morda pa se motim.«.«
Popoln pristanek
Robot svojo statično nestabilnost nadomešča s pametnim inženiringom. Na vsakem robu kocke sta dva valjasta magneta, oblikovana kot valjar. Ko se kocki približata druga drugi, se magneta sam od sebe zavrtita, da se severna pola poravnata z južnima in obratno. Tako se lahko vsaka stranica kocke pritrdi na katero koli stranico katere koli druge kocke.
Robovi kock so zaobljeni tako, da je, ko sta kocki postavljeni z vzporednima stranicama, med magneti majhna reža. Ko se začne kocka obračati na vrh druge, se staknejo zaobljeni deli, s tem pa tudi magneti. Povezava med kockama postane veliko močnejša, kar zasidra tečaj. Na vsaki ploskvi kocke so še štirje pari manjših magnetov, razporejeni simetrično, ki pomagajo, da se kocka zaskoči v ustrezen položaj, ko pristane na vrhu druge kocke.
Kot pri vseh sistemih modularnih robotov si raziskovalci želijo miniaturizacije: Končni cilj večine teh raziskav so horde mikrorobotov, ki se premikajo v rojih in se lahko sestavljajo, podobno kot androidi iz »tekočega jekla« v filmu »Terminator II«. Preprosta zasnova kock obeta dobro miniaturizacijo.
Vendar pa raziskovalci menijo, da bi se lahko bolj izpopolnjena različica sistema pokazala kot uporabna že pri sedanji velikosti. Vojske mobilnih kock bi lahko v izrednih razmerah začasno popravile mostove ali zgradbe ali pa dvignile in preoblikovale odre za gradbene projekte. Po potrebi bi se lahko sestavile tudi v pohištvo ali težke stroje. V rojih bi lahko delovale v okoljih, ki so ljudem škodljiva ali nedostopna, diagnosticirale težave in jih reševale s preoblikovanjem.
Moč v raznolikosti
Raziskovalci razmišljajo tudi o posebnih namenskih kockah, ki bi vsebovale na primer kamere, luči ali baterije in drugo opremo, ki bi jo bilo mogoče prevažati z mobilnimi kockami. »V veliki večini drugih modularnih sistemov se posamezne enote ne morejo premikati samostojno,« pravi Gilpin. »Če vam katera od kock po poti pade po tleh ali če se kaj zalomi, se lahko sama brez težav vrne v skupino.« »To ena tistih rešitev, za katere si želiš, da bi jih odkril sam,« pravi Lipson iz univerze Cornell. »Gre za tehnološko preprosto rešitev težave, ki so jo doslej že velikokrat poskušali rešiti z izredno visokotehnološkimi pristopi.«
»Njihov dosežek je zelo zanimiv, saj so prikazali več načinov premikanja,« dodaja Lipson. »Ne gre le za eno kocko, ki poskakuje naokoli, saj lahko sodeluje več kock, ki na primer premikajo druge kocke – na voljo je veliko drugih načinov premikanja, ki odpira vrata do zares številnih načinov uporabe, ki so bistveno dlje od tega, kar si običajno predstavljamo pod samodejnim sestavljanjem. Le redko razmišljamo o delih, ki vlečejo druge dele, in podobnih skupinskih načinih obnašanja.«
Raziskovalci MIT zdaj nadaljujejo svoje delo z izgradnjo vojske 100 kock, od katerih se lahko vsa premika v poljubni smeri, in razvojem algoritmov za usmerjanje. »Naš cilj je, da bi se na stotine kock, naključno raztresenih po tleh, medsebojno prepoznalo, se združilo in na zahtevo samostojno oblikovalo v stol, lestev ali mizo,« pravi Romanishin. Vir: M. Scott Brauer. Povzeto po: ScienceDaily
Presenetljivo preprosta shema za M-Cube robote
Video: http: //www.youtube.com/watch?v=6aZbJS6LZbs
2014_SE216_7
