Модульні роботи M-Blocks, яких не може бути, Комп’ютера
Молодий інженер Джон Романишин (John Romanishin) створив роботів M-Blocks, які нещодавно вважалися неможливими. Вони унікальні тим, що вміють виконувати самоскладання, і в них відсутні зовнішні рухомі частини. Така конструктивна особливість не заважає їм пересуватися, дертися, з'єднуватися один з одним і демонструвати інші чудеса спритності.
Обговорення можливостей роботів M-blocks (фото: Larry Hardesty/MIT).
Раніше два професори робототехніки заявляли про безперспективність спроб створення таких моделей. Романишин запропонував ідею модульних роботів, що самостійно збираються два роки тому, коли був студентом MIT. Його кураторка професор Даніела Рус (Daniela Rus) відповіла коротко: "Це неможливо". Через два роки, коли розробка прототипу вже майже завершена, її слова повторив професор Корнеллського університету Ход Ліпсон (Hod Lipson).
Модульні роботи – це майбутнє. На відміну від спеціалізованих моделей, вони є універсальними і можуть адаптуватися під будь-які завдання.
Якихось практичних результатів досі вдалося досягти лише групі Еріка Швайкарда (Eric Schweikardt) із компанії Modular Robotics. Однак їх самоскладання – тонкий процес, який поки що часто потребує втручання людини.
Пропонований Джоном варіант взагалі здавався абсурдним. Як змусити рухатися кубики із шістьма гладкими сторонами? Ідея створення таких роботів нагадувала розповідь барона Мюнхгаузена про витягування себе з болота за перуку.
Справді – будь-який рухомий механізм переміщається рахунок взаємодії з навколишнім середовищем чи поверхнею. Колеса автомобіля і гусениці важкої техніки котяться, ноги роботів відштовхуються, гвинти створюють тягу. Інакшепрацює реактивний двигун, але тут немає нічого подібного. Роботи M-Blocks рухаються начебто самі по собі.
Звісно, жодного порушення законів фізики (зокрема третього закону Ньютона) у них не відбувається. Просто Джону і Кайлу Гліпіну (Kyle Gilpin), який допомагав йому, вдалося точно розрахувати умови для ефективного застосування старої ідеї – руху тіла за рахунок внутрішнього переміщення маси.
Роками у різних формулюваннях її висловлювали десятки винахідників і часто незалежно один від одного. Спроби створити фізичну модель зазвичай закінчувалися невдачею через неможливість врахувати безліч другорядних факторів або некоректного пояснення ефектів, що спостерігаються.
Сучасний варіант описаний у патенті США 2,886,976, виданому 1956 року. Двома словами: якщо масивне тіло всередині об'єкта переміщатиметься від боку “B” у бік сторони “A” і назад, то найчастіше сам об'єкт залишиться нерухомим. Однак можна підібрати параметри внутрішнього переміщення маси так, що сила тертя компенсує віддачу на першому етапі циклу і утримає об'єкт від переміщення назад. Тоді об'єкту буде повідомлено поступальний рух у напрямку “A-B”. Ключовий момент полягає в тому, що взаємодія з середовищем для об'єкта зберігається (через силу тертя), але зовні виглядає як магічне переміщення.
Такий тип пристроїв отримав назву "інерціоїди" і був популярний у сімдесятих роках, знаходячи застосування переважно в розважальних цілях. Зі зрозумілих причин цей спосіб не працює на слизькій поверхні і тим більше в умовах невагомості (див. сумний експеримент Роскосмосу "Гравіцапа"). Він практично некорисний у техніці (звичайні колеса зручніше), але може виявитися єдиним у специфічних умовахзастосування.
Пристрій робота M-Block (фото: M. Scott Brauer).
“Ви можете зупинити рух окремого куба будь-якої миті часу. Точність його з'єднання з іншими забезпечується магнітами. Вони мають рухоме кріплення та самостійно переорієнтуються різноіменними полюсами один до одного. Тому куби можуть з'єднуватися будь-якими сторонами та гранями. Це унікальна система”.
Грані кубів трохи скошені, тому між ними (і між магнітами) завжди залишається невеликий проміжок. Це забезпечує можливість реконфігурації та легкість зміни форми утвореної кубами фігури.
Розробка роботів M-blocks (фото: mit.edu).
Поки роботи рухаються не надто впевнено, проте проект перебуває на ранній стадії. У майбутньому роботи M-Blocks будуть не лише збирати себе самостійно та змінювати форму. Крім універсальних блоків, з'являться спеціалізовані – несучі різні датчики, модулі бездротового зв'язку, джерела живлення, компоненти маніпуляторів та інші елементи:
Практично всі альтернативні модульні системи є чутливими до втрати своїх елементів. Вони не повернуться на місце самі, якщо від'єднаються у процесі роботи. M-blocks здатні постійно реконфігуруватися.
Основні зусилля команди спрямовані на мініатюризацію блоків. Кінцева мета - створити безліч мікроскопічних роботів, здатних до самостійного складання будь-які макроструктури, від ручних інструментів до інженерних споруд. Дуже схоже на ідею DARPA, що просувається, "розумного пилу" або на частинки "рідкої" моделі з другої частини "Термінатора".
Зараз Джон працює у лабораторії штучного інтелекту Массачусетського технологічного інституту. Він займається розробкою та впровадженням нових розподілених систем у сферіробототехніки.