Роботы без управления: ученые создали "умные" цепочки, реагирующие на мир через физику

Группа исследовователей из Сеульского национального университета и Гарварда создала принципиально новую категорию роботов, способных объединяться в коллектив и справляться с трудными заданиями без сенсоров, сложных программ или единого контроллера. Разработку, получившую название "линк-боты", описали в издании Science Advances, вдохновившись координированными движениями стай птиц и косяков рыб.

Каждый линк-бот состоит из нескольких модулей, напечатанных на 3D-принтере, которые соединяются V-образными шарнирами. Отдельный элемент представляет собой цилиндр с наклонными опорами, приводимый в движение вибрацией опорной поверхности. Геометрия соединений определяет модель поведения: изменение центрального угла позволяет конструкции то сжиматься, то растягиваться, словно гармошке, а боковые углы регулируют "колебания", сравнимые с раздвоенными движениями крыльев.

Профессор Хо-Ёнг Ким из Сеульского университета пояснил, что вместо программирования манипуляций учёные настраивают форму стыков. При встрече с препятствием механическая система сама выбирает один из трёх вариантов: скользить вдоль барьера, оттолкнуться с изменением курса или перекрыть узкий проход. В лабораторных испытаниях цепочки без внешнего управления проникали в узкие щели, транспортировали предметы и даже действовали совместно, перетаскивая груз или помогая преодолевать преграды.

В отличие от традиционных роевых аппаратов, линк-ботам не требуется беспроводная связь или центр координации: учёные разработали модель, прогнозирующую, как вариации длины и углов в звеньях меняют динамику всей цепочки. Так, увеличение выемки в соединении делает движение более резким, а её уменьшение — ограничивает амплитуду, превращая аппарат в "сторожа".

Перспективные области применения включают доставку грузов в труднодоступные места, мониторинг опасных зон и ликвидацию последствий аварий. Благодаря минимальным энергетическим затратам — для работы достаточно обычной вибрации — и возможности быстро напечатать модули из разнообразных материалов, система легко масштабируется.

Учёные отмечают, что два встречных линк-бота способны либо конкурировать за пространство, либо объединяться для совместного решения задачи, например, синхронно перемещая объект. Это приближает концепцию робототехники к принципам природной эволюции, и следующим шагом станет создание адаптивных звеньев, меняющих форму под воздействием температуры или света, что позволит аппаратам "эволюционировать" прямо во время выполнения миссии.