Os pesquisadores constroem robôs de enxame de próxima geração usando partículas vinculadas simples

Uma equipe de pesquisa conjunta da Universidade Nacional de Seul e da Harvard University desenvolveu um sistema de robôs enxame de última geração inspirado pela natureza-capacidade de movimento, exploração, transporte e cooperação, tudo sem a necessidade de sensores precisos ou controle centralizado.

O estudo foi liderado pelo professor Ho-Young Kim, filho do Dr. Kyungmin e estudante de mestre Kwanwoo Kim, no Departamento de Engenharia Mecânica da SNU, e pelo professor L. Mahadevan e Dr. Kimberly Bowal em Harvard.

Sua abordagem conecta partículas simples e ativas em estruturas em forma de corrente que podem realizar tarefas complexas sem qualquer programação avançada ou inteligência artificial. A pesquisa é publicada em Avanços científicos.

Os robôs de enxame tradicionais-como os feitos de drones ou pequenos bots individuais-confiam normalmente em componentes de alta tecnologia, como sensores sofisticados, comunicação sem fio e algoritmos de controle detalhados. Embora possíveis, esses sistemas geralmente vêm com limitações em termos de tamanho, escolha de material, custo e condições ambientais.

Por outro lado, a natureza oferece um modelo diferente. Assim como colônias de formigas ou grupos de células exibem comportamentos coletivos complexos usando apenas unidades individuais simples. A equipe de pesquisa criou um novo tipo de robô inspirado nesse fenômeno, conhecido como “comportamento coletivo emergente”. Sua solução, chamada BOT do link, conecta pequenas partículas auto-movimentadas em uma formação de cadeia em forma de V que naturalmente dá origem ao movimento coordenado e realista-sem qualquer inteligência incorporada.

Esses bots de link usam restrições mecânicas simples para controlar como cada partícula se move ou gira. Ao ajustar a geometria dos links, o sistema pode adaptar sua forma e comportamento para atender a diferentes tarefas ou ambientes.

A equipe demonstrou que os bots de link podem executar uma variedade de ações-como avançar, parar e mudar de direção-simplesmente modificando suas estruturas de links. Eles podem espremer lacunas apertadas, bloquear as aberturas e até cercar e carregar objetos. Vários bots de links também podem trabalhar juntos para realizar tarefas muito difíceis para um único robô.

Para entender e prever melhor esses comportamentos, os pesquisadores desenvolveram um modelo computacional que simula como diferentes projetos de cadeia e contagens de partículas afetam o movimento. Isso permite a exploração sistemática da lógica mecânica do link-bot.

A equipe mostrou que esses robôs podem realizar sequências de tarefas complexas – como pesquisar, transportar e cooperar – sem confiar em sensores ou controle centralizado. Isso abre novas possibilidades para robótica de baixo custo e eficiência energética em resposta a desastres, logística de terror áspera, monitoramento ambiental e além.