Robôs modulares se reúnem em pontes, abrigos e ferramentas para tarefas ao ar livre

Robôs modulares construídos por pesquisadores de Dartmouth estão encontrando seus pés ao ar livre. Projetado para montar em estruturas que melhor se adequam à tarefa em questão, os robôs são reunidos a partir de blocos robóticos em forma de cubo que combinam hastes rígidas e cordas macias e elásticas cuja tensão pode ser ajustada para deformar os blocos e controlar sua forma.

“Os robôs modulares são versáteis. Ao combinar os blocos de maneira diferente, podemos usá -los de muitas maneiras diferentes”, diz Luyang Zhao, Guarini ’25, que construiu os bots, trabalhando com colaboradores no Laboratório de Realidade e Robótica de Dartmouth, Universidade de Rutgers e Universidade de Yale.

Zhao e um colega estudante de graduação em ciências da computação em Guarini, Yitao Jiang, colocaram seus módulos robóticos à prova perto do campus – os robôs navegaram uma variedade de espaços ao ar livre, até rastejando sob troncos caídos e estreitando -se para espremer por espaços apertados. Eles também se juntaram para criar andaimes para tendas improvisadas e, com a assistência de um drone, encontraram e “resgataram” um companheiro que havia quebrado.

Inspirando -se em formigas que se conectam a lacunas de ponte ao longo de seu caminho, os pesquisadores demonstram como uma fileira de módulos conectados pode criar uma ponte em um riacho estreito e até transportar objetos de luz através de lacunas.

Ao colocar uma prancha em uma curta cadeia de blocos, Zhao e Jiang criaram uma maca que carregava um manequim humano. Enquanto os bots ainda não podem apoiar os pesos humanos, os pesquisadores acreditam que isso pode ser possível no futuro.

Suas habilidades podem torná -las muito úteis como ajuda para alívio de desastres durante emergências, diz Zhao. “Os robôs são leves e implantáveis, mas também bastante robustos. Eles podem ser caídos ao ar em qualquer lugar e rapidamente se reuniram em uma ponte ou apoiar um abrigo temporário”.

Os pesquisadores descrevem o design e as capacidades dos blocos robóticos modulares em um artigo recente publicado em Comunicações da natureza.

Cada módulo possui oito hastes rígidas que se estendem para fora de um centro impresso em 3D que abriga uma bateria para alimentar o robô e um módulo Wi-Fi que possibilita a comunicação com o robô enquanto se move sem querer. Os blocos podem “andar” por mais de três horas em uma bateria carregada, diz Zhao.

Nas extremidades das hastes, são capacitadas finais que são conectadas através de strings. As capas finais têm motores que variam os comprimentos das cordas para alterar a forma do bloco e ativar as travas nas tampas-também impressas em 3D-que permitem que um bloco se conecte com outro.

“Uma das coisas mais legais do robô é que você pode obter um pouco de movimento do sistema agregado de pequenas deformações dos robôs individuais”, diz Devin Balkcom, professor de ciência da computação e investigador principal do estudo. “As unidades construídas fora das peças combinam a estrutura e o movimento de uma maneira muito agradável”.

O uso de drones pela equipe para criar estruturas 3D é um divisor de águas, diz Balkcom. Embora seja fácil conectar os módulos no chão, é difícil superar a gravidade, escalando um sobre o outro para fazer estruturas mais altas é difícil. “A implantação de drones faz com que a impressão 3D. Você pode configurar e reconfigurar os módulos para fazer essas estruturas grandes e altas”, diz ele.

É a primeira vez que os robôs modulares demonstram uma variedade tão ampla de funções em um ambiente ao ar livre, diz Zhao, que recentemente se juntou à faculdade da Universidade de Clemson como professor assistente. Mas há muito mais trabalho a ser feito, diz ela, aumentando a capacidade dos robôs de suportar mais peso de torná -los mais autônomos, adicionando sensores para ajudar os robôs a perceber e responder ao seu ambiente.