Os ShapeBots exemplificam um novo tipo de interface de mudança de forma que consiste em um enxame de robôs autotransformaveis. A) Dois elementos ShapeBot. B) Um atuador linear miniatura baseado em carretel para autotransformação. Ao alavancar a transformação individual e coletiva, O ShapeBots pode fornecer C) exibição física interativa (por exemplo, renderização de um retângulo), D) atuação do objeto (por exemplo, limpar uma mesa), E) exibição de forma distribuída (por exemplo, renderizando uma superfície dinâmica), e F) fisicalização de dados incorporados (por exemplo, mostrando populações de estados em um mapa dos EUA). Crédito:Suzuki et al.
Pesquisadores do Instituto ATLAS da Universidade do Colorado em Boulder desenvolveram recentemente um enxame de pequenos robôs que mudam de forma, chamado ShapeBots. Esses robôs autotransformáveis, apresentado em um artigo pré-publicado no arXiv, pode mudar sua configuração individual e coletiva, para exibir e visualizar informações em uma variedade de configurações.
Os robôs foram desenvolvidos por Ph.D. alunos Ryo Suzuki e Clement Zheng, com a ajuda e supervisão de vários outros pesquisadores da University of Colorado Boulder. Seu trabalho foi inspirado por alguns dos esforços de pesquisa anteriores da Suzuki, como o projeto Reactile, no qual ele programou comportamentos de pequenos robôs por meio da manipulação direta da mão.
Suzuki sempre foi fascinado por interações dinâmicas entre humanos e computadores e muitas vezes tentou desenvolver robôs que pudessem se comunicar com os usuários de maneiras únicas e inovadoras. Até aqui, o objetivo principal por trás da maioria de seus estudos tem sido chegar a novos meios computacionais que podem aumentar e transformar a forma como os humanos pensam, Projeto, programa, e interagir com o ambiente circundante.
"Os ambientes humanos podem estar em diferentes escalas, "Ellen Do e Mark D. Gross, dois outros pesquisadores que realizaram o estudo, disse ao TechXplore por e-mail. "Por exemplo, um ambiente de trabalho pode incluir objetos sobre a mesa, ou projeções na superfície da mesa. Um ambiente de escritório pode incluir móveis como mesa, cadeiras, mas também as estantes e armários, ou relógios, pôsteres e quadros brancos na parede. Todos esses objetos também podem ser movidos ou transformados com robôs. "
Durante sua recente colaboração, Fazer, Bruto, Suzuki, Zheng e o resto de sua equipe começaram a investigar quais ShapeBots, um enxame de robôs de mesa que mudam de forma, pode ser capaz de fazer e como eles podem interagir com os humanos. Suzuki e Zheng se concentraram em construir os robôs e programar seu comportamento.
"A ideia por trás do nosso estudo é simples, e se todos os nossos ambientes fossem compostos de pequenos robôs que mudam de forma? "Do e Gross explicaram." Quais seriam os cenários úteis em que esses pequenos robôs podem ajudar a tornar nossas vidas mais interessantes ou mais fáceis? Alguns exemplos desses cenários podem ser a limpeza do tampo da mesa, protegendo-nos de pegar uma caneca de café muito quente, exibindo informações populacionais com base em localizações geográficas em um mapa, atuando como gráficos interativos, etc. "
Cada ShapeBot individual vem com pequenos motores que permitem que ele seja executado em uma superfície plana, bem como motores adicionais usados para estender e retrair seus braços. Os robôs se comunicam com um computador host que rastreia suas posições usando uma câmera, que observa continuamente o enxame. O computador host coreografa os movimentos dos robôs em uma superfície plana de mesa, direcionando-os individualmente e como uma equipe, tanto em sua locomoção quanto em movimentos de braço (ou seja, extensão ou retração).
"A principal vantagem dos ShapeBots é que eles têm baixo custo, já que são feitos de eletrônicos simples e materiais comuns, "Do e Gross disse." Nós montamos os robôs manualmente, cada um dos quais custa ~ US $ 25 para fazer. Além disso, Os ShapeBots oferecem uma maneira versátil de 'fisicalizar' informações (dados). "
Muitos estudos anteriores exploraram maneiras de visualizar e exibir informações em telas 2-D. Os ShapeBots desenvolvidos por esta equipe de pesquisadores, por outro lado, estender a visualização de dados dinâmicos para ambientes 3-D, permitindo que os usuários interajam fisicamente com as informações que lhes são apresentadas.
Em contraste com outros robôs, Os ShapeBots podem mudar sua forma e configuração de enxame, estendendo ou retraindo seus braços. Eles possuem as capacidades da maioria dos enxames de robôs; ainda assim, eles também podem exibir dados coletivamente para os usuários por meio de suas transformações.
Para mudar de forma, os robôs alavancam atuadores pequenos e finos (2,5 cm) inspirados no mecanismo por trás das fitas métricas, que pode ser estendido até 20 cm horizontal e verticalmente. Esses atuadores têm um design modular que permite transformações de enxame em uma variedade de formas e geometrias.
"Nosso estudo mostra que podemos usar um enxame de pequenos robôs baratos para interagir com as informações, unindo os mundos físico e digital, "Do e Gross disse." No entanto, os ShapeBots que desenvolvemos ainda são um protótipo. Eles são relativamente robustos em um ambiente de laboratório, mas eles não durariam muito em uma sala de aula da terceira série. "
Até aqui, os pesquisadores usaram os robôs que mudam de forma para realizar tarefas práticas e de visualização simples, como limpar uma mesa ou exibir as populações de estados em um mapa dos EUA. Como o enxame de robôs autotransformados ainda é um protótipo, Contudo, a equipe terá que aperfeiçoá-lo e realizar mais testes antes que ele possa ser introduzido em ambientes da vida real.
Os pesquisadores eventualmente gostariam de reduzir o tamanho dos bots, ao mesmo tempo em que reduz os custos de fabricação e aumenta sua confiabilidade. Na verdade, no tamanho que estão agora, os usuários só podem colocar uma dúzia de ShapeBots em uma mesa de uma vez. Se os bots fossem dez vezes menores, Contudo, pode haver mais de 100, o que permitiria visualizações de alta resolução.
Os shapebots serão apresentados na próxima conferência UIST (User Interface Software Technology) em Nova Orleans em 22 de outubro. Em seu jornal, os pesquisadores destacaram uma série de configurações diferentes em que podem ser úteis, incluindo escolas, museus, e outros ambientes de aprendizagem.
"Agora também estamos estudando como programar o comportamento de um enxame maior de robôs que podem mudar suas formas, "Do e Gross acrescentados." Programar um por um é impraticável quando você tem cem ou mais robôs, então, qual 'linguagem' podemos projetar para controlar seu comportamento e interação? E se pudéssemos tirá-los da mesa e colocá-los no chão, as paredes, ou mesmo pairando no espaço? "
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