Inovace z MIT: Roj robotických člunů se sám sestaví do plovoucích mostů a trhů

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) vyvinuli systém FloatForm, roj autonomních robotických člunů, které se dokážou samy sestavit do plovoucích struktur a rekonfigurovat s minimálním lidským zásahem.

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) vyvinuli systém FloatForm, roj autonomních robotických člunů, které se dokážou samy sestavit do plovoucích struktur a rekonfigurovat s minimálním lidským zásahem. Každý člun o velikosti 21 centimetrů je vybaven vlastními tryskami, senzory a magnetickými západkami, což umožňuje flotile spojovat se jako stavebnice na vodě. Tento modulární systém vytváří adaptabilní plovoucí platformy, které se mohou rychle přizpůsobit měnícím se potřebám a prostředím.

Technologie by mohla najít uplatnění při nouzových operacích, jako jsou dočasné mosty, plovoucí trhy, pódia pro události a další infrastruktura na řekách, kanálech, jezerech a v pobřežních oblastech. FloatForm je decentralizovaný systém rojové robotiky, inspirovaný způsobem, jakým mravenci vytvářejí plovoucí vory během povodní. Každý robot činí lokální rozhodnutí, namísto aby se spoléhal na neustálé instrukce z centrálního počítače. Lehký centrální plánovač sice přidělí každému robotu jeho konečnou pozici v cílové struktuře, ale roboti nezávisle řídí navigaci, vyhýbání se kolizím a koordinaci výměnou informací o poloze s blízkými sousedy. Tento přístup umožňuje všem robotům pohybovat se současně, což výrazně zlepšuje škálovatelnost, jelikož výpočetní zátěž závisí pouze na lokálních interakcích, nikoli na celkovém počtu robotů.

Prototyp se skládá z robotických člunů vybavených čtyřmi všesměrovými tryskami, které jim umožňují pohybovat se libovolným směrem a otáčet se na místě. Každý člun nese také palubní senzory, zpracovatelský hardware a inovativní magnetický západkový mechanismus, který umožňuje autonomní spojování a oddělování od sousedních robotů. Latchovací systém je založen na auxetické struktuře inspirované origami, poháněné jediným servomotorem. Mechanismus vysouvá nebo zatahuje permanentní magnety umístěné na všech čtyřech stranách robota, což umožňuje sousedním člunům spojit se přes mezery 10 až 15 centimetrů. Střídavé magnetické polarity zajišťují spolehlivé zarovnání do čtvercových mřížkových formací. Převodovka vytištěná na 3D tiskárně uzamyká západku v zapojené nebo odpojené poloze bez spotřeby energie, která je vyžadována pouze během procesu západkování a uvolňování. Tento energeticky úsporný design šetří kapacitu baterie pro pohon a palubní výpočty.

Inženýři se během vývoje potýkali s několika problémy stability. Výkonné trysky zpočátku způsobovaly nadměrné otáčení kvůli nízké hmotnosti robotů, což vedlo k přidání stabilizačních ploutví, které zvýšily hydrodynamický odpor, a k vylepšení řídicích algoritmů pro kompenzaci rozdílů mezi jednotlivými roboty. Tým také vyřešil problémy způsobené silnou magnetickou přitažlivostí, což umožňuje robotům spolehlivě se oddělit na povel.