Модульные роботы: проекты, за которыми стоит следить

Модульные роботы - довольно интересное и необычное направление в робототехнике. Данные роботы состоят из нескольких самостоятельных частей, которые могут стыковаться и собирать целые конструкции. Это направление довольно перспективное. Указанных роботов можно применять не только в разработке игр, но и в таких областях как медицина или космонавтика.

Самой первым модульным роботом является M-Blocks. Он был разработан Джоном Романишином еще в далеком 2013 году. Разработка представляет собой несколько модулей в виде кубиков, которые могут соединяться. Для этого они способны передвигаться и прыгать друг на друга. При этом у кубиков отсутствуют внешние подвижные части.

Сама идея данной разработки появилась у молодого инженера в 2011 году. С ней он и обратился к профессору робототехники Даниэле Рус. Сначала она высказалась о невозможности создания чего-то подобного. Однако, через два года признала реальность проекта и присоединилась к нему. Впервые M-Blocks было продемонстрировано на Международной конференции IROS.

Разработка функционирует по простому принципу: отдельные кубы стыкуются и образуют необходимую фигуру. Интересным является то, что в движения они приходят не благодаря внешним подвижным элементам, таким как колеса, а расположенному внутри модули маховику. Он вращается со скоростью 20 000 оборотов в минуту и создает необходимую инерцию. В результате этого отдельные модули способны перемещаться. Стыковка же производится благодаря магнитам. 

Однако, у разработки был один большой недостаток - вдали друг от друга кубы двигались хаотично. Стыковались же они если только с близкого расстояния. Это проблема была решена во второй версии разработки, которая вышла в 2019 году. Теперь кубы могли идентифицировать друг-друга. Для этих целей на всех гранях куба был установлен специальный код, который благодаря датчику могли считывать другие модули. Также в каждом блоке установлены датчики для считывания направлений и световых сигналов.

В настоящее время проект продолжает развиваться. Есть планы сделать разработку миниатюрной. Кроме того, теперь проект поддерживают Национальный научный фонд и Amazon Robotics.

Другой интересной идеей модульных роботов является проект FreeBOT. Данная разработка значительно отличается от M-Blocks даже внешне. Вместо кубиков здесь сферы. Проект был представлен широкой публике в 2020 году группой исследователей из университета Шэньчжэнь.

Кроме сферической формы модулей значительное отличие есть и в способе передвижения блоков. Здесь это происходит не благодаря внутреннему маховику, а классическим внешним колесам. Внутри у сферы расположены моторчик, магнит, плата и батарейка.

Сходство между проектами прослеживается в способе присоединения модулей. В обоих случаях стыковка производится благодаря магнитам. Они же и направляют блоки к друг-другу. Здесь также следует отметить и материал, из которого изготовлены сферы. Ферромагнитный корпус позволяет сферам быстро притягиваться к друг-другу и также легко отходить.

В настоящее время проект слегка видоизменился и получил название FreeSN. Теперь есть разделение на управляющие и дочерние блоки. Управляющие и создают всю конструкцию, собирая то, что необходимо из дочерних. Это позволяет упростить внутренние содержимое дочерних модулей. 

Проект SnailBot также крайне интересен. Здесь создатели вдохновлялись улитками, оттуда и название. Внешне блоки также представляют сферы, только с шасси с шестью колесами. Так разработка стала более мобильной. Принцип стыковки остается все тем же - с помощью магнитов.

Робот-оригами Mori также заслуживает отдельного внимания. Разработка была представлена широкой публике в 2016 году учеными из Политехнической Школы Лозанны. 

Здесь блоки представляют собой треугольники. При этом их толщина составляет всего 6 мм. Это позволяет блокам собираться в более сложные конструкции с минимальными зазорами. Перемещаются модули благодаря шарнирам. Здесь главный недостаток - отсутствие внутреннего источника питания.

Модульными роботами заинтересованы специалисты из многих сфер, больше всего из космонавтики и медицины. Например, идея создать реконфигурируемые спутниковые батареи довольно популярна. Это позволит разработке быстро собраться обратно при столкновении с космическим мусором.