振動を利用して小さなロボットの群れを制御する

ラボでの Zhijian Hao (左) と Azadeh Ansari。 クレジット: ジョージア工科大学

振動する小さなロボットは、研究に革命をもたらす可能性があります。

個々のロボットは群れとして集合的に働き、建設から監視まであらゆる分野で大きな進歩を遂げることができますが、マイクロロボットの小規模なスケールは、薬物送達、病気の診断、さらには手術に理想的です.

潜在的な可能性にもかかわらず、マイクロロボットのサイズは、多くの場合、感知、通信、運動、および計算能力が限られていることを意味しますが、ジョージア工科大学の新しい研究は、効率的に協力する能力を強化しています. この作業は、300 個の 3 ミリ マイクロブリストル ロボット (マイクロボット) の群れを制御する新しいシステムを提供し、オンボード センシングなしで制御可能に集約および分散します。

このブレークスルーは、ジョージア工科大学の電気工学、コンピューター工学、ロボット工学における専門知識と、学際的なコラボレーションへの推進力によるものです。

「ロボット工学者と協力することで、単一のロボット設計と群れ制御の間の「ギャップを埋める」ことができました」と、電気およびコンピューター工学部 (ECE) の助教授である Azadeh Ansari 氏は述べています。 「だから、さまざまな要素がそこにあったと思います。そして、私たちはただつながりを作りました。」

研究者たちは、「マイクロ ブリストル ロボットの群れにおける衝突誘起凝集の制御」という研究を発表しました。 ロボティクスに関する IEEE トランザクション.







クレジット: ジョージア工科大学

マイクロボットの課題

より大きなロボットは、環境を感知し、このデータをワイヤレスで相互に送信することで動きを制御できますが、マイクロボットには、同じセンサー、通信、または電源ユニットを運ぶ能力がありません。 この研究では、代わりに研究者はロボット間の物理的相互作用を利用して、ロボットの群れを助長しました。

「マイクロボットは小さすぎて解釈したり決定を下したりできませんが、それらの間の衝突と、それらが周波数とグローバルな振動作動の振幅にどのように反応するかを使用することで、個々のロボットがどのように動くか、これらの数百、数千の小さなロボットの集団行動に影響を与えることができます. ECE の Ph.D である Zhijian Hao 氏は次のように述べています。 学生。

これらの動作、または運動特性は、マイクロボットがどのように直線的に動くか、および回転のランダム性を決定します。 振動を使用することで、研究者はこれらの運動特性を制御し、運動誘発相分離 (MIPS) を実行できました。 研究者は、攪拌された材料が固体から気体、液体へと相を変えることができる熱力学から概念を借りました。 研究者は振動のレベルを操作してマイクロボットに影響を与え、クラスターを形成したり分散させたりして、適切な空間範囲を作成しました。

これらの相分離をよりよく理解するために、彼らはコンピュータ ビジョンを使用して 300 ロボット群の計算モデルとライブ追跡システムを開発しました。 これらにより、研究者は群れの特徴を生み出すマイクロロボットの行動とモーションデータを分析することができました。

「このプロジェクトは、さまざまなマイクロボットの群れに一般化できる、この MIPS を使用した最初の完全なパイプラインです」と Hao 氏は述べています。 「最初は非常に難しかったマイクロボットを制御するもう 1 つの新しい方法は、物理的な相互作用を使用することであることに人々が気付くことを願っています。」

イノベーションのためのコラボレーション

プロジェクトの成功は、研究の学際的な性質に起因する可能性があります。 ECE の研究者は、コンピューター チップやマイクロボットなどの技術を製造するための微小電気機械システム (MEMS) を構築する専門知識を持っていましたが、ロボット工学の研究者はモデリングの経験をもたらしました。 Ansari は、2019 年に 3D プリント ポリマーから初めてマイクロブリストル ボットを作成しました。これにより、IRIM のディレクターであり、現在はカリフォルニア大学アーバイン校にいる Seth Hutchinson 教授と Magnus Egerstedt 教授との共同研究が始まりました。 生徒のシド・マヤとジェンナロ・ノトミスタ。

「私たちはマイクロデバイスを構築して作動させる方法についてより多くのことを知っており、彼らはアルゴリズム、モデリング、および閉ループと開ループの制御についてより多くのことを知っていました」とアンサリは言いました。 「つまり、各グループが他のグループがもたらした新しい視点から利益を得たので、非常に優れた学際的な作業でした。」

詳しくは:
Zhijian Hao et al, Controlling Collision-Induced Aggregations in a Swarm of Micro Bristle Robots, ロボティクスに関する IEEE トランザクション (2022)。 DOI: 10.1109/TRO.2022.3189846

ジョージア工科大学提供

引用: 振動を使用して小さなロボットの群れを制御する (2022 年 11 月 9 日) https://techxplore.com/news/2022-11-vibrations-swarm-tiny-robots.html から 2022 年 11 月 12 日に取得

このドキュメントは著作権の対象です。 個人的な研究または調査を目的とした公正な取引を除き、書面による許可なしに、いかなる部分も複製することはできません。 コンテンツは情報提供のみを目的として提供されています。

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *