Des essaims de simples, les robots en interaction ont le potentiel de débloquer des capacités furtives pour accomplir des tâches complexes. Faire en sorte que ces robots atteignent un véritable esprit de coordination semblable à une ruche, bien que, s'est avéré être un obstacle.

Dans un effort pour changer cela, une équipe du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle (CSAIL) du MIT a proposé un schéma étonnamment simple :des cubes robotiques auto-assemblés qui peuvent grimper les uns sur les autres, sauter dans les airs, et rouler sur le sol.

Six ans après la première itération du projet, les robots peuvent désormais « communiquer » entre eux à l'aide d'un système de type code-barres sur chaque face du bloc qui permet aux modules de s'identifier. La flotte autonome de 16 blocs peut désormais accomplir des tâches ou des comportements simples, comme former une ligne, flèches suivantes, ou lumière de suivi.

A l'intérieur de chaque "M-Block" modulaire se trouve un volant d'inertie qui se déplace à 20, 000 tours par minute, utilisant le moment angulaire lorsque le volant est freiné. Sur chaque bord et chaque face se trouvent des aimants permanents qui permettent à deux cubes de se fixer l'un à l'autre.

Bien que les cubes ne puissent pas être manipulés aussi facilement que, dire, ceux du jeu vidéo "Minecraft, " l'équipe envisage des applications fortes dans la réponse aux catastrophes et les secours. Imaginez un bâtiment en feu où un escalier a disparu. À l'avenir, vous pouvez simplement jeter des M-Blocks sur le sol et les regarder construire un escalier temporaire pour monter sur le toit ou descendre au sous-sol pour sauver les victimes.

"M signifie mouvement, aimant, et magique, ", déclare Daniela Rus, professeure au MIT et directrice du CSAIL. "'Motion, ' parce que les cubes peuvent se déplacer en sautant. 'Aimant, ' parce que les cubes peuvent se connecter à d'autres cubes à l'aide d'aimants, et une fois connectés, ils peuvent se déplacer ensemble et se connecter pour assembler des structures. 'La magie, ' parce que nous ne voyons aucune pièce mobile, et le cube semble être conduit par la magie."

Au-delà des secours en cas de catastrophe, les chercheurs imaginent utiliser les blocs pour des choses comme les jeux, fabrication, et les soins de santé.

"La particularité de notre approche est qu'elle est peu coûteuse, robuste, et potentiellement plus facile à faire évoluer jusqu'à un million de modules, '' dit CSAIL Ph.D. étudiant John Romanishin, auteur principal d'un nouvel article sur le système. "Les M-Blocks peuvent se déplacer de manière générale. D'autres systèmes robotiques ont des mécanismes de mouvement beaucoup plus compliqués qui nécessitent de nombreuses étapes, mais notre système est plus évolutif et plus rentable."

Romanishin a écrit l'article aux côtés de Rus et de l'étudiant de premier cycle John Mamish de l'Université du Michigan. Ils présenteront l'article sur les blocs M lors de la conférence internationale de l'IEEE sur les robots et systèmes intelligents en novembre à Macao.

Les systèmes de robot modulaires précédents abordent généralement le mouvement à l'aide de modules unitaires avec de petits bras robotiques appelés actionneurs externes. Ces systèmes nécessitent beaucoup de coordination même pour les mouvements les plus simples, avec plusieurs commandes pour un saut ou un saut.

Côté communication, d'autres tentatives ont impliqué l'utilisation de la lumière infrarouge ou des ondes radio, ce qui peut vite devenir maladroit :si vous avez beaucoup de robots dans une petite zone et qu'ils essaient tous de s'envoyer des signaux, cela ouvre un canal désordonné de conflit et de confusion.

Lorsqu'un système utilise des signaux radio pour communiquer, les signaux peuvent interférer les uns avec les autres lorsqu'il y a de nombreuses radios dans un petit volume.

De retour en 2013, l'équipe a construit son mécanisme pour les M-Blocks. Ils ont créé des cubes à six faces qui se déplacent en utilisant ce qu'on appelle des "forces d'inertie". Cela signifie que, au lieu d'utiliser des bras mobiles qui aident à relier les structures, les blocs ont une masse à l'intérieur d'eux qu'ils "jettent" contre le côté du module, ce qui provoque la rotation et le déplacement du bloc.

Chaque module peut se déplacer dans quatre directions cardinales lorsqu'il est placé sur l'une des six faces, ce qui se traduit par 24 directions de mouvement différentes. Sans petits bras et appendices dépassant des blocs, il leur est beaucoup plus facile de rester à l'abri des dommages et d'éviter les collisions.

Sachant que l'équipe avait surmonté les obstacles physiques, le défi critique persistait :comment faire communiquer ces cubes et identifier de manière fiable la configuration des modules voisins ?

Romanishin a proposé des algorithmes conçus pour aider les robots à accomplir des tâches simples, ou "comportements, " ce qui les a conduits à l'idée d'un système de type code-barres où les robots peuvent détecter l'identité et le visage des autres blocs auxquels ils sont connectés.

Dans une expérience, l'équipe a fait transformer les modules en une ligne à partir d'une structure aléatoire, et ils ont regardé si les modules pouvaient déterminer la manière spécifique dont ils étaient connectés les uns aux autres. S'ils ne l'étaient pas, ils devaient choisir une direction et rouler dans cette direction jusqu'à ce qu'ils se retrouvent au bout de la ligne.

Essentiellement, les blocs ont utilisé la configuration de la façon dont ils sont connectés les uns aux autres afin de guider le mouvement qu'ils choisissent de déplacer et 90 pour cent des M-Blocks ont réussi à entrer dans une ligne.

L'équipe note que la construction de l'électronique a été très difficile, surtout lorsque vous essayez d'insérer du matériel complexe dans un si petit paquet. Pour faire des essaims M-Block une réalité plus large, l'équipe veut exactement cela :de plus en plus de robots pour créer de plus gros essaims avec des capacités plus fortes pour diverses structures.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.