Les ShapeBots illustrent un nouveau type d'interface de changement de forme qui consiste en un essaim de robots auto-transformables. A) Deux éléments ShapeBot. B) Un actionneur linéaire miniature à base de bobine pour l'auto-transformation. En s'appuyant sur la transformation individuelle et collective, Les ShapeBots peuvent fournir C) un affichage physique interactif (par exemple, le rendu d'un rectangle), D) l'actionnement d'objets (par exemple, nettoyer un bureau), E) affichage de forme distribuée (par exemple, rendre une surface dynamique), et F) la physicalisation des données intégrées (par exemple, montrant les populations d'États sur une carte des États-Unis). Crédit :Suzuki et al.
Des chercheurs de l'institut ATLAS de l'Université du Colorado à Boulder ont récemment développé un essaim de petits robots qui changent de forme, appelé ShapeBots. Ces robots auto-transformables, présenté dans un article pré-publié sur arXiv, peuvent changer à la fois leur configuration individuelle et collective, afin d'afficher et de visualiser des informations dans une variété de paramètres.
Les robots ont été développés par Ph.D. étudiants Ryo Suzuki et Clément Zheng, avec l'aide et la supervision de plusieurs autres chercheurs de l'Université du Colorado Boulder. Leur travail a été inspiré par certains des efforts de recherche antérieurs de Suzuki, comme le projet Reactile, dans lequel il a programmé de minuscules comportements de robots par manipulation directe de la main.
Suzuki a toujours été fasciné par les interactions dynamiques homme-machine et il a souvent essayé de développer des robots capables de communiquer avec les utilisateurs de manière unique et innovante. Jusque là, l'objectif clé derrière la plupart de ses études a été de proposer de nouveaux supports informatiques qui peuvent augmenter et transformer la façon dont les humains pensent, conception, programme, et interagissent avec leur environnement.
« Les environnements humains peuvent être à différentes échelles, " Ellen Do et Mark D. Gross, deux autres chercheurs qui ont mené l'étude, a dit TechXplore par e-mail. "Par exemple, un environnement de bureau pourrait inclure des objets sur la table, ou des projections sur la surface de la table. Un environnement de bureau pourrait inclure des meubles comme une table, chaises, mais aussi les étagères et armoires, ou des horloges, affiches et tableaux blancs sur le mur. Tous ces objets peuvent également être déplacés ou transformés avec des robots."
Lors de leur récente collaboration, Faire, Brut, Suzuki, Zheng et le reste de leur équipe ont entrepris d'enquêter sur ce que ShapeBots, un essaim de robots de table à changement de forme, pourraient être capables de faire et comment ils peuvent interagir avec les humains. Suzuki et Zheng se sont concentrés sur la construction des robots et la programmation de leur comportement.
"L'idée derrière notre étude est simple, et si tous nos environnements étaient composés de petits robots qui changent de forme ?", ont expliqué Do et Gross. "Quels pourraient être les scénarios utiles dans lesquels ces petits robots peuvent nous aider à rendre notre vie plus intéressante ou plus facile ? Quelques exemples de ces scénarios pourraient être le nettoyage du dessus de la table, nous protégeant de ramasser une tasse de café trop chaude, afficher des informations sur la population en fonction des emplacements géographiques sur une carte, agissant comme des graphiques interactifs, etc."
Chaque ShapeBot individuel est livré avec de petits moteurs qui lui permettent de se déplacer sur une surface plane, ainsi que des moteurs supplémentaires utilisés pour étendre et rétracter ses bras. Les robots communiquent avec un ordinateur hôte qui suit leurs positions à l'aide d'une caméra, qui observe en permanence l'essaim. L'ordinateur hôte chorégraphie les mouvements des robots sur une surface de table plane, les diriger individuellement et en équipe, à la fois dans leur locomotion et les mouvements des bras (c'est-à-dire l'extension ou la rétraction).
"Un avantage clé des ShapeBots est qu'ils sont peu coûteux, car ils sont faits d'électronique simple et de matériaux communs, " Do et Gross ont dit. " Nous avons assemblé les robots à la main, dont chacun coûte environ 25 $ US à fabriquer. En outre, Les ShapeBots offrent un moyen polyvalent de « physicaliser » des informations (données)."
De nombreuses études antérieures ont exploré les moyens de visualiser et d'afficher des informations sur des écrans 2D. Les ShapeBots développés par cette équipe de chercheurs, d'autre part, étendre la visualisation dynamique des données aux environnements 3D, permettant aux utilisateurs d'interagir physiquement avec les informations qui leur sont présentées.
Contrairement aux autres robots, Les ShapeBots peuvent changer de forme et de configuration d'essaim en étendant ou en rétractant leurs bras. Ils possèdent les capacités de la plupart des essaims de robots; mais ils peuvent également afficher collectivement des données aux utilisateurs via leurs transformations.
Pour changer de forme, les robots s'appuient sur des actionneurs petits et fins (2,5 cm) inspirés du mécanisme derrière les rubans à mesurer, qui peut être étendu jusqu'à 20 cm à la fois horizontalement et verticalement. Ces actionneurs ont une conception modulaire qui permet des transformations en essaim dans une variété de formes et de géométries.
"Notre étude montre que nous pouvons utiliser un essaim de petits robots bon marché pour interagir avec l'information, faire le pont entre les mondes physique et numérique, " Do et Gross ont dit. " Cependant, les ShapeBots que nous avons développés sont encore un prototype. Ils sont relativement robustes dans un environnement de laboratoire, mais ils ne dureraient pas longtemps dans une classe de troisième année."
Jusque là, les chercheurs ont utilisé les robots à changement de forme pour effectuer des tâches pratiques et de visualisation simples, comme nettoyer un bureau ou afficher les populations des États sur une carte des États-Unis. Comme l'essaim de robots auto-transformants est encore un prototype, cependant, l'équipe devra le perfectionner et effectuer d'autres tests avant qu'il puisse être introduit dans des conditions réelles.
Les chercheurs aimeraient à terme réduire la taille des bots, tout en réduisant les coûts de fabrication et en augmentant leur fiabilité. En réalité, dans la taille qu'ils sont maintenant, les utilisateurs ne peuvent installer qu'une douzaine de ShapeBots sur une table à la fois. Si les bots étaient dix fois plus petits, cependant, il pourrait y en avoir plus de 100, ce qui permettrait des visualisations à plus haute résolution.
Shapebots sera présenté lors de la prochaine conférence UIST (User Interface Software Technology) à la Nouvelle-Orléans le 22 octobre. Dans leur papier, les chercheurs ont mis en évidence un certain nombre de contextes différents dans lesquels ils pourraient être utiles, y compris les écoles, musées, et d'autres environnements d'apprentissage.
« Nous cherchons maintenant également à programmer le comportement d'un plus grand essaim de robots qui peuvent changer de forme, " Do et Gross ont ajouté. " Les programmer un par un n'est pas pratique quand vous avez une centaine de robots ou plus, alors quel « langage » pouvons-nous concevoir pour contrôler leur comportement et leur interaction ? Et si nous pouvions les déposer sur la table et sur le sol, les murs, ou même planer dans l'espace ?"
© 2019 Réseau Science X
