Будучи ещё студентом, инженер Джон Романишин (John Romanishin) представил свой дизайн самостоятельно собирающихся в любую конструкцию роботов-кубиков. Однако тогда его преподаватели и коллеги сказали, что эта идея неосуществима. Прошло время, и вот перед нами результат многих лет усердной работы: разноцветные кубики, похожие на детскую игрушку, "чудесным" образом (почти без участия человека) складываются в нужную конфигурацию и даже могут летать по воздуху.
Применений у М-блоков (M-Blocks), а именно так их назвали Романишин и его коллеги, масса: их можно встроить в корпус модульной мебели, чтобы сборка осуществлялась почти без участия человека, можно использовать для различного рода строительных проектов и спасательных операций.
Каждый кубик имеет внутри себя маховик, вращающийся со скоростью 20 тысяч оборотов в минуту. Когда он останавливается, то сообщает момент импульса кубу, заставляя его двигаться. Если маховик вращается достаточно быстро, то куб будет подпрыгивать, залезать на соседа или кружить вокруг него, катиться по поверхности и даже ползти по металлической пластине "вниз головой". При этом внешних подвижных частей ни у одного модульного кубика нет.
Передвигаться по металлу, М-блокам помогают электромагниты постоянного тока, расположенные на каждой стороне и на каждой грани куба. Магниты на гранях заставляют кубы состыковываться друг с другом, а те, что расположены на рёбрах, ответственны за сохранение контакта в процессе самосборки. При этом первые могут быть выключены или включены в зависимости от ситуации.
Благодаря кубической форме роботы достаточно стабильны, и поэтому заставить их собраться в любую конструкцию довольно просто.
"Мы использовали так называемую модель скользящего куба, которую применяют многие разработчики модульной робототехники. Согласно этой модели, если два кубика стоят гранями друг к другу, то один из них может проскользнуть вверх относительно боковой поверхности другого, а затем, не меняя ориентации в пространстве, продвинуться по его верхней поверхности, встав таким образом на него сверху", — поясняет Рус.
Модель скользящего куба упрощает создание алгоритмов самосборки, но роботы, которые их используют, как правило, представляют собой довольно сложные механизмы. К примеру, ранее команда под руководством Рус создала модульного робота под названием "Молекула" (Molecule), который состоял из двух кубов, соединённых друг с другом угловой балкой, и был оснащён 18 отдельными двигателями. "Тогда мы им очень гордились", — рассказывает Рус.
М-блоки же имеют относительно простую техническую конструкцию, легко взаимодействуют с корпусами друг друга и, что самое приятное, для функционирования роботов практически не требуется вмешательство человека.
Пока что управление модульными блоками осуществляется при помощи специальной компьютерной программы дистанционного контроля. Но разработчики утверждают в пресс-релизе, что в скором времени можно будет заранее программировать конструкцию на совершение определённых манипуляций. И тогда действия со стороны человека не потребуются вовсе.
В 2011 году Романишин представил свой дизайн по просьбе своего научного руководителя Даниелы Рус (Daniela Rus), главы Лаборатории информатики и искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте (CSAIL). Сегодня главный разработчик М-блоков является исследователем в лаборатории Рус и работает вместе с ней.
Прототип М-блоков и подробное описание работы системы будут представлены на Международной конференции по искусственному интеллекту и робототехническим системам (IEEE/RSJ 2013).
В данный момент Романишин, Рус и их коллеги работают над созданием целой "армии" из сотни М-блоков, каждый из которых будет способен двигаться в любом направлении, а также разрабатывают компьютерный алгоритм для управления ими.
"Мы хотим, чтобы сотня кубиков, беспорядочно разбросанных по полу, были способны идентифицировать себя и друг друга и самостоятельно собраться, например, в стул, или в стол, или в лестницу, в зависимости от того, чего вы захотите", — поделился планами Романишин.
Также по теме:
Роботы-муравьи проявили элементарный коллективный разум
Швейцарские учёные создали самостоятельно собирающийся мультикоптер
Армия из сотни килоботов научилась действовать сообща
Физики превратили пузырьки воздуха в микророботов
Летающих нанороботов научили играть музыку
Американцы продемонстрировали манёвры роя из 20 миникоптеров
