Des essaims de robots d’esprit de ruche peuvent être amenés à se comporter davantage comme un matériel, ont montré de nouvelles recherches.
Les robots en question sont (principalement) cylindriques, avec un diamètre de seulement 2,75 pouces (70 millimètres). Les chercheurs de UC Santa Barbara et de Tu Dresde ont utilisé la technologie d’impression 3D pour fabriquer les pièces de l’acide polylactique.
Chaque robot a un aimant dans sa base, des engrenages jaunes en acide polylactique et un centre avec un anneau de vitesses. Collectivement, ils peuvent effectuer la formation de structure et la guérison, et soutenir 700 newtons (500 fois le poids d’un robot). Les scientifiques ont décrit la structure dans une étude publiée le 20 février dans la revue Science.
Les robots se déplacent grâce aux aimants situés dans la base. Ceux-ci permettent aux robots de « rester naturellement ensemble et de rester cohésifs », selon l’auteur principal de l’étude Matthew DevlinDoctorant candidat à l’UCSB, dans un e-mail à Live Science.
« Ces robots sont inspirés par le développement de cellules embryonnaires, qui sont cohérentes et poussent et se tirent les unes contre les autres pour former les structures complexes de la vie. »
Les engrenages appliquent un modèle de force qui reflète les comportements des cellules tissulaires embryonnaires, pour que la forme et la structure globales changent dans une structure de réseau hexagonal. Des images fournies par l’équipe montrent leur travail en action, les robots s’auto-organisant en un modèle similaire à celui des cellules au sein d’un nid d’abeille.
Huit engrenages motorisés permettent aux forces intracellulaires de devenir des forces tangentielles qui déplacent chaque unité. Cela permet aux robots de pousser, de tirer et de se déplacer les uns aux autres, peu importe à quel point un espace peut être étroit.
L’un des principaux objectifs de recherche de l’équipe a été de créer un matériel qui pourrait être rigide lorsque la situation l’exigeait, mais s’adapter également pour assumer une structure plus douce. Ils se sont également fixés sur l’objectif de vouloir que les robots prennent non seulement une forme qu’ils pourraient maintenir, mais aussi « se précipiter sélectivement dans une nouvelle forme ».
Une technologie embryonnaire
Un ancien professeur à UC Santa Barbara, Otger Campàsa précédemment étudié comment les embryons sont en forme physique. Les travaux de Campas, actuellement directeur de la Physics of Life Excellence Cluster à Tu Dresde, ont aidé à informer l’équipe de chercheurs de son ancienne institution lors du développement des robots.
Le laboratoire de Campas à l’UCSB avait découvert une propriété unique d’embryons – la capacité de «sculpter eux-mêmes».
« Pour se sculpter eux-mêmes, les cellules des embryons peuvent faire basculer les tissus entre les états liquides et les états solides; un phénomène appelé transitions de rigidité en physique », a déclaré Campas dans un article mettant en vedette la recherche, intitulée « Collectifs robotiques de type matériel avec contrôle spatio-temporel de la force et de la forme » publiés dans la revue Science.
Bien que l’équipe ait réussi à recréer les mouvements et les transitions d’état des cellules embryonnaires dans ses robots, Devlin a partagé avec l’équipe scientifique en direct que ce qu’il a trouvé le plus fascinant dans l’expérience n’était pas le changement d’état du solide au liquide, mais le changement de force.
« En fluctuant l’ampleur des forces que les engrenages s’appliquent les unes aux autres, les robots peuvent changer, qu’ils se comportent davantage comme un liquide ou un solide », a déclaré Devlin. Il a poursuivi en disant que sa démonstration préférée de cette fonctionnalité se produit lorsque le chercheur peut se tenir sur les robots.
En complétant un essaim de preuve de concept et en suivant diverses simulations menées par Fellow Postdoctoral Sangwoo Kiml’équipe a pu atteindre son objectif initial de créer et de contrôler les robots pour les faire agir comme un matériau.
L’équipe espère explorer l’évolutivité du système et souhaiter étudier plus loin les transitions de phase en matière active plutôt que par les robots. Cela aidera à définir leurs hypothèses afin d’appliquer les connaissances accumulées dans leurs recherches à venir.
