Novo sistema permite que robôs acústicos transportem objetos cooperativamente

Embora até agora os robôs tenham sido predominantemente implantados individualmente, como equipes, eles podem enfrentar uma ampla gama de missões complexas com velocidade e eficiência notáveis. Por exemplo, eles poderiam ajudar a transportar rapidamente objetos para segmentar locais, movendo -se em terrenos variados e talvez até passando por ambientes difíceis para o acesso aos seres humanos.

Pesquisadores da University College London (UCL) desenvolveram recentemente um novo sistema que permite que os robôs transportem objetos de transporte cooperativamente, enquanto alavancam ondas sonoras de alta frequência que não podem ser ouvidas por seres humanos. Este sistema, descrito em um artigo sobre o arxiv O servidor de pré -impressão é inspirado na dinâmica coletiva de formigas e outros insetos, conhecidos por coordenarem cuidadosamente seu comportamento ao transportar pedaços de comida, detritos ou outros pequenos itens de volta ao seu ninho.

“O transporte cooperativo, o movimento simultâneo de um objeto por vários agentes, tem sido amplamente observado em sistemas biológicos, como colônias de formigas, que melhoram a eficiência e a adaptabilidade em ambientes dinâmicos”, escreveu Narsimlu Kemsaram, Akin Delibasi e seus colegas em seu artigo. “Inspirado por esses fenômenos naturais, apresentamos um novo sistema robótico acústico para o transporte de objetos sem contato no ar”.

Kemsaram, Delibasi e seus colegas criaram um novo sistema para o transporte cooperativo de objetos por robôs, que depende de transdutores ultrassônicos (ou seja, pequenos dispositivos que emitem ondas sonoras ultrassônicas) e um sistema de controle robótico integrado. Os pequenos dispositivos emissores de ultrassom produzem padrões de interferência no ar, formando campos de pressão acústica.

São essencialmente áreas nas quais a pressão sonora é forte o suficiente para prender, levitar e manter pequenos objetos no ar. O sistema de controle, por outro lado, gera esses campos acústicos em locais específicos, permitindo que os robôs manipulem objetos levitados com altos níveis de precisão.

“Nosso sistema utiliza transdutores ultrassônicos faseados e um sistema de controle robótico a bordo para gerar campos de pressão acústica localizada, permitindo a manipulação precisa de partículas e robôs transportados pelo ar”, escreveu Kemsaram, Delibasi e seus colegas. “Categorizamos estratégias de transporte de objetos sem contato em transporte independente (descoordenado) e transporte cooperativo voltado para a frente (coordenado), traçando paralelos com sistemas biológicos para otimizar a eficiência e a robustez”.

Os pesquisadores criaram duas estratégias distintas de transporte de objetos: o primeiro leva a robôs a funcionar de forma independente, e o segundo os leva a coordenar suas ações, imitando o comportamento dos insetos em enxames. Eles validaram seu sistema e testaram as duas estratégias em uma série de experimentos do mundo real, usando protótipos dos robôs acústicos que desenvolveram.

“O sistema proposto é validado experimentalmente, avaliando a estabilidade da levitação usando um microfone no laboratório de medição, eficiência de transporte através de um sistema de captura de movimento do espaço de fase e precisão de sincronização do relógio por meio de um osciloscópio”, explicou Kemsaram, Delibasi e seus colegas. “Os resultados demonstram a viabilidade do transporte de objetos aéreos independentes e cooperativos”.

No futuro, o sistema poderá ser validado em uma gama mais ampla de experimentos para avaliar ainda mais seu potencial para enfrentar problemas do mundo real. Pode ser valioso para o manuseio e o transporte eficiente de materiais, bem como para a micro-montagem de vários dispositivos e produtos e potencialmente até para algumas aplicações biomédicas.

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