ロボット工学の画期的な開発は、UC Santa BarbaraとTu Dresdenの科学者による共同研究から生まれました。彼は、生細胞で観察される生物学的プロセスをエミュレートすることにより、モーフィングとリアルタイムでの適応が可能なプログラム可能なロボットの群れを設計しました。胚組織の機械的適応性に触発され、液体様状態と固体状態の間のロボット集団遷移は、重い負荷を負担したり、自己修復したり、オンデマンドで再構築するなどのタスクを可能にします。
バイオ風の設計原則
チームは、ロボットシステムと胚発生中の細胞の動的な挙動との間で類似していました。生きている胚では、組織は、3つの重要なメカニズムによって駆動される調整された細胞運動を通じて構造的な複雑さを達成します。
流動化：セルは一時的に互いに「流れ」て、固体構成に安定する前に再編成します。
偏光：細胞は方向に整列して集団力を生成します。
接着：セルは再配置中であっても接続を維持し、構造的完全性を確保します。
ロボット群アーキテクチャ
各ディスク型のロボット（直径5 cm）は、オンボードリチウムイオンバッテリーを介して自律的に動作し、30分間の無関係な機能を提供します。末梢ギアは運動を可能にしますが、回転可能な磁石はユニット間の一時的な接着を可能にします。各ロボットの上にある偏光センサーは、方向性キューを検出し、光強度を動きパラメーターに変換します。
方向：光偏光角度によって決定されます。
力：光強度に比例し、ギアの回転速度を決定します。
インテリジェント制御システム
研究者は、特定の形状や動きを事前にプログラムすることなく、群れの行動を調整するためのルールベースのフレームワークを実装しました。光信号を調節することにより、集合体は液体の再編成と固体安定化を交互に交互に行います。重要なデモンストレーションが含まれます：
構造用ブリッジング：2つのサブグループが合併して、5 kgを支える荷重をかけるブリッジを形成しました。
大容量プラットフォーム：構成は、最大70 kg（ヒューマンスケール）までの重量を維持しました。
形状のモーフィング：障害物を流れてツールを組み立てる（例えば、レンチのような形式）。
自己修復：構造的欠陥の自律的補正。
効率とスケーラビリティ
状態遷移中の動的光変調（パルス対安定シグナル）は、エネルギー効率を向上させました。システムのモジュラー設計は、潜在的なアプリケーションが検索レスキュー、適応インフラストラクチャ、および再構成可能な製造に潜在的なアプリケーションを備えたスケーラビリティを示唆しています。
で公開科学タイトルの下「強度と形状の時空間制御を備えた材料のようなロボット集団」この研究は、ロボット工学と材料科学を橋渡しし、生物生物の知性を反映する適応システムの設計におけるパラダイムシフトを提供します。