Les blocs de robot peuvent s'identifier et s'auto-assembler pour former des structures

Un cube robot modulaire s’enclenche avec le reste des blocs M. Auteur: Jason Dorfman / MIT CSAIL

Des essaims de robots simples et interactifs ont le potentiel de débloquer des capacités insidieuses pour effectuer des tâches complexes. Cependant, amener ces robots à atteindre un sens de coordination vraiment semblable à celui d’une ruche s’est avéré être un obstacle.

Pour tenter de changer cela, une équipe du Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du MIT (CSAIL) a proposé un schéma étonnamment simple: des cubes de robot 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» les uns avec les autres en utilisant un système de type code-barres de chaque côté du bloc qui permet aux modules de s’identifier. La flotte autonome de 16 blocs peut désormais effectuer des tâches ou des comportements simples, tels que former une ligne, suivre des flèches ou suivre des lumières.

À l’intérieur de chaque « M-Block » modulaire, il y a un volant d’inertie qui se déplace à 20 000 tr / min et utilise un couple 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, par exemple, dans le jeu vidéo « Minecraft », l’équipe voit de fortes applications dans les secours et les secours en cas de catastrophe. Imaginez un bâtiment en feu où un escalier a disparu. À l’avenir, vous pouvez simplement jeter des blocs M sur le sol et les regarder agrandir un escalier temporaire pour monter au plafond ou descendre au sous-sol pour sauver les victimes.

«M représente le mouvement, l’aimant et la magie», déclare Daniela Rus, professeure du MIT et directrice du CSAIL. «  » Mouvement « , afin que les cubes puissent se déplacer en sautant. » Aimant, « parce que les cubes peuvent être connectés 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. » Magie, « parce que nous ne voyons pas toutes les pièces mobiles, et le cube semble être entraîné par la magie. »

Crédit: Massachusetts Institute of Technology

En plus des secours en cas de catastrophe, les chercheurs envisagent d’utiliser les blocs pour des choses comme les jeux, la fabrication et les soins de santé.

«La particularité de notre approche est qu’elle est bon marché, robuste et potentiellement plus facile à adapter à un million de modules», déclare John Romanishin, doctorant au CSAIL, auteur principal d’une nouvelle thèse 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 co-écrit l’essai avec Rus et le premier cycle John Mamish de l’Université du Michigan. Ils présenteront le document sur les blocs M lors de la conférence internationale de l’IEEE sur les robots et systèmes intelligents en novembre à Macao.

Les systèmes robotiques modulaires antérieurs gèrent généralement les mouvements à l’aide de modules d’unité 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.

Du côté des communications, d’autres tentatives ont impliqué l’utilisation de lumière infrarouge ou d’ondes radio, qui peuvent rapidement devenir maladroites: 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 plusieurs radios dans un petit volume.

En 2013, l’équipe a élargi son mécanisme pour les M-Blocks. Ils ont créé des cubes avec six faces qui se déplacent en utilisant quelque chose appelé «forces d’inertie». Cela signifie qu’au lieu d’utiliser des bras mobiles qui aident à connecter les structures, les blocs ont une masse à l’intérieur d’eux qu’ils « lancent » vers le côté du module, ce qui fait tourner et bouger le bloc.

Chaque module peut se déplacer dans quatre directions principales lorsqu’il est placé sur l’une des six faces, ce qui donne 24 directions de mouvement différentes. Sans armes légères et accessoires dépassant des blocs, il leur est beaucoup plus facile de rester à l’abri des blessures et d’éviter les collisions.

Étant donné que l’équipe a surmonté les obstacles physiques, le défi critique demeure: comment faire communiquer ces cubes et identifier de manière fiable la configuration des modules adjacents?

Romanishin a mis au point des algorithmes conçus pour aider les robots à effectuer des tâches simples ou des «comportements», ce qui les a conduits à l’idée d’un système de type code-barres où les robots peuvent sentir l’identité et le visage auxquels ils sont connectés.

Dans une expérience, l’équipe a transformé les modules en une ligne à partir d’une structure aléatoire, et ils ont vu si les modules pouvaient déterminer la manière spécifique dont ils étaient connectés les uns aux autres. S’ils ne le faisaient pas, ils devraient choisir une direction et rouler de cette façon jusqu’à ce qu’ils se retrouvent à la fin de la ligne.

Essentiellement, les blocs ont utilisé la configuration de la façon dont ils sont connectés les uns aux autres pour contrôler le mouvement qu’ils choisissent de déplacer – et 90% des blocs M ont réussi à entrer dans une ligne.

L’équipe note qu’il était très difficile d’étendre l’électronique, en particulier lors de la tentative d’assemblage de matériel complexe dans un si petit boîtier. Pour faire des essaims M-Block une réalité plus grande, l’équipe veut exactement cela – de plus en plus de robots créeront des essaims plus grands avec des possibilités plus fortes pour différentes structures.


Schéma étonnamment simple pour les robots auto-assemblés


Fourni par le Massachusetts Institute of Technology

Cette histoire est publiée avec l’autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site Web populaire couvrant l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement du MIT.

Citation: Les blocs de robot peuvent s’identifier et s’auto-assembler pour former des structures (30 octobre 2019) récupéré le 2 septembre 2020 sur https://techxplore.com/news/2019-10-robotic-blocks-self-assemble.html

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