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ロボットアンサンブルを人生を模倣するスマートマテリアルに変える

剛性デバイスを形成するロボットの素材のような集団のアーティストの描写。クレジット：カリフォルニア大学サンタバーバラ校ブライアンロング 研究者は、ライブシステムを模倣して、調整可能な形状と強度を持つスマートマテリアルとして振る舞うロボットのグループを設計しました。カリフォルニア大学サンタバーバラ（USCB）機械工学教授のエリオットホークス教授の元博士課程研究者であり、主著者であるカリフォルニア大学ラボの元博士課程研究者であるマシュー・デブリンは、次のように述べています。 記事 ジャーナルに掲載されています 科学。 個々のディスク型で構成されています 自律ロボット それは小さなホッケーパックのように見えますが、集団のメンバーは、さまざまな物質的な強さを持つさまざまな形にまとめるようにプログラムされています。 研究チームにとって特に興味深い課題の1つは、硬くて強力なロボット素材を作成することでしたが、新しいフォームが必要なときに流れることができることです。 「ロボット素材は形をとってそれを保持できるはずです」とホークスは説明しましたが、「しかし、新しい形に選択的に流れることもできます。」ただし、グループでロボットが互いに強く保持されている場合、自由に形を流して変化させる方法でグループを再構成することはできませんでした。今まで。 インスピレーションのために、研究者は以前の研究を活用しました 胚がどのように物理的に形成されるか 元UCSBの教授であり、現在、ドレスデン工科大学のエクセレンス物理学の学部（Pol）のディレクターであるOtgerCampàsによって。 「生きている胚組織は究極のスマートマテリアルです」と彼は言いました。 「彼らは、空間と時間の中で自己形をし、自己回復し、さらには物質的な強さを制御する能力を持っています。」 UCSBにいる間、彼の研究室は、胚がガラスのように溶けて自分自身を形作ることができることを発見しました。 「胚を彫るために、組織の細胞は液体と固体状態を切り替えることができます。物理学の硬直遷移として知られる現象です」と彼は付け加えました。 胚の発達中、細胞は互いに自分自身を配置する顕著な能力を持ち、生物を未分化細胞の塊から手や足などの個別の形のコレクションに変え、骨や脳のようなさまざまな一貫性を変えます。 4および3ユニットの最小ロボットアンサンブルの機能。 4ユニットを備えた制御されたT1遷移を実証し、3ユニットで変化する臨界収量力を実証します。 4ユニットのT1遷移は、水平、マット、PVC表面にあります。 3ユニットのデモンストレーションは、同じ、マット、PVC表面にありますが、垂直方向に向けられています。 3ユニットのアンサンブルは、アルミニウムUチャンネルの上にあります。これらのビデオには、図2の静止画像に添付されています。グリーンPCBのロボット幅は70mmです。クレジット： 科学 （2025）。 doi：10.1126/science.ads7942 研究者は、3つを有効にすることに集中しました 生物学的プロセス これらの剛性遷移の背後に：細胞が互いに動き回ることを可能にするアクティブな力が互いに適用されます。これらの細胞が空間と時間の動きを調整できるようにする生化学的信号。そして、互いに固執する能力は、最終的に生物の最終形態の剛性を貸します。 ロボットの世界では、細胞細胞の接着に相当するものが磁石で達成され、ロボットユニットの境界に組み込まれています。これらにより、ロボットはお互いに保持し、グループ全体が厳格な素材として振る舞うことができます。細胞間の追加の力は、ロボットユニット間の接線力にエンコードされ、各ロボットの円形の外側に沿って8つの電動ギアによって有効になります。 これらの力をロボット間で調節することにより、研究チームは、そうでなければ完全にロックされた剛性のある集団で再構成を可能にすることができ、それらを再構築できるようにしました。動的なユニット間部隊の導入は、生きている胚組織を反映して、硬いロボット集団を可鍛性ロボット材料に変えるという課題を克服しました。 一方、生化学的シグナル伝達は、グローバル座標系に似ています。 「各セル」は頭と尾を知っているので、どちらの方法を絞って力を塗るかを知っている」とホークスは説明した。このようにして、細胞の集合体は、組織の形状を変えて、互いに隣り合って体を伸ばします。ロボットでは、この偉業はによって達成されます 光センサー 各ロボットの上部に、偏光フィルターがあります。 これらのセンサーに光が輝くと、光の偏光は、ギアを回転させる方向、したがって形を変える方法を伝えます。 「一定の光のフィールドの下で一度にすべてを伝えることができます。どの方向に行きたいのか、彼らはすべて並んで必要なことを何でもすることができます」とDevlinは付け加えました。 これらすべてを念頭に置いて、研究者はロボットのグループを調整してスマートマテリアルのように振る舞うことができました。グループのセクションはロボット間の動的な力をオンにし、集合体を流動化しますが、他のセクションではロボットは単に保持します。硬い素材を作成するために互いに。ロボットのグループ全体で時間の経過とともにこれらの動作を調整することで、研究者は重い負荷をサポートするが、再構築したり、オブジェクトを操作したり、自給自足するロボット素材を作成することができました。…