Há muita emoção no mundo da robótica sobre enxames de máquinas que podem se auto-organizar para realizar tarefas complexas. Se grandes escolas de peixes e enxames de insetos podem fazer isso, então por que não robôs? Mas programar um grande número de robôs para interagir entre si próximos, sem colidir um com o outro e fazer mais mal do que bem, está repleto de dificuldade. Os sistemas de controle tradicionais não são apenas muito caros para implantar nesses cenários, mas a coordenação de todos eles é muito complicada.
Esses fatores levaram os pesquisadores da área a explorar o campo dos estudos de matéria ativa. Este campo procura entender como um grande número de agentes individuais pode dar origem a comportamentos complexos por meio de interações simples. Um grande número de robôs é necessário nesses estudos; portanto, a simplicidade é o nome do jogo. Bristlebots, que vibra e se transfer em cerdas de escova de dentes (pense em hexbugs), são particularmente populares por esse motivo.
Uma visão de alto nível do design (📷: F. Novkoski et al.)
No entanto, para muitas áreas de pesquisa, esses robôs são simples demais. Para entender as interações entre os robôs, por exemplo, eles precisam estar equipados com uma variedade de sensores. Então, para preencher essa lacuna, mantendo a viabilidade para estudos de matéria ativa, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Liège desenvolvida GRASPION. É um Bristlebot compatível com arduino, carregado com sensores e equipamentos de comunicação sem fio.
O corpo do robô é impresso em 3D de plástico ABS em forma elipsoidal, medindo cerca de 60 milímetros de comprimento, 30 milímetros de largura e apenas 9 milímetros de altura (excluindo as pernas). Esse formulário simplificado mantém o peso whole até cerca de seis gramas, mantendo a integridade estrutural.
O robô “caminha” em quatro pernas impressas em 3D que são montadas em um leve ângulo na vertical. Essas pernas são fixadas como uma placa de perna removível presa com parafusos, tornando as substituições diretas em caso de desgaste ou quebra. Uma pequena cunha fica entre a placa da perna e o corpo, inclinando o robô para a frente e ajudando -a a alcançar um movimento mais consistente. Diferentes projetos de pernas estão disponíveis, dependendo se a precisão ou a durabilidade é a prioridade, e essas opções de design sutis permitem que a aderência produza de forma confiável trajetórias controladas.
A propulsão vem de dois motores vibratórios independentes montados dentro do corpo. Ao ajustar a tensão e a polaridade aplicadas a cada motor através do firmware a bordo, o Graspion pode seguir em frente, girar ou até exibir movimento randomizado e difusivo.
Os eletrônicos do robô (📷: F. Novkoski et al.)
Construído em torno de uma placa SAMD21 Adafruit QTPY, alimentada por um processador Cortex M0+ do ARM, o sistema fornece acessibilidade e acessibilidade através do ecossistema Arduino. Um coprocessador AVR secundário lida com tarefas de nível inferior, como carregamento e comunicação infravermelha. Essa separação permite que os pesquisadores programem comportamentos de nível superior através do acquainted Arduino IDE sem se preocupar com o gerenciamento de {hardware}.
O {hardware} a bordo inclui um transmissor de infravermelho e receptor para comunicação entre robôs, um magnetômetro de três eixos, dois LEDs RGB programáveis, memória flash integrada e um sensor de luz ambiente. Atualmente, um complemento modular voltado para frente abriga um detector de proximidade, um sensor de cores e um sensor de gesto, mas o design deixa espaço para expansão.
Com um tempo de execução em mais de 90 minutos, os enxames desses pequenos robôs podem ser implantados em salas de aula ou laboratórios para experimentos longos e contínuos. E, diferentemente de algumas plataformas de pesquisa anteriores, o Graspion está disponível não apenas como um conjunto de arquivos de design, mas também como um produto comercial pronto para uso, diminuindo a barreira à entrada de educadores e pesquisadores.