Enxames de simples, robôs interagindo têm o potencial de desbloquear habilidades furtivas para realizar tarefas complexas. Fazer com que esses robôs alcancem uma verdadeira mente de coordenação semelhante a uma colmeia, no entanto, provou ser um obstáculo.

Em um esforço para mudar isso, uma equipe do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL) surgiu com um esquema surpreendentemente simples:cubos robóticos que se auto-montam e podem escalar uns aos outros, pular no ar, e rolar pelo chão.

Seis anos após a primeira iteração do projeto, os robôs agora podem "comunicar-se" uns com os outros usando um sistema semelhante a um código de barras em cada face do bloco que permite que os módulos se identifiquem. A frota autônoma de 16 blocos agora pode realizar tarefas ou comportamentos simples, como formar uma linha, setas seguintes, ou luz de rastreamento.

Dentro de cada "Bloco M" modular está um volante que se move a 20, 000 revoluções por minuto, usando o momento angular quando o volante é freado. Em cada borda e em cada face há ímãs permanentes que permitem que dois cubos se fixem um ao outro.

Embora os cubos não possam ser manipulados tão facilmente como, dizer, os do videogame "Minecraft, "a equipe prevê fortes aplicações em resposta a desastres e alívio. Imagine um prédio em chamas onde uma escada desapareceu. No futuro, você pode simplesmente jogar M-Blocks no chão e vê-los construir uma escada temporária para subir ao telhado ou descer até o porão para resgatar as vítimas.

"M significa movimento, magnético, e magia, "diz a professora do MIT e diretora do CSAIL Daniela Rus." 'Movimento, 'porque os cubos podem se mover pulando. 'Magnético, 'porque os cubos podem se conectar a outros cubos usando ímãs, e, uma vez conectados, eles podem se mover juntos e se conectar para montar estruturas. 'Magia, 'porque não vemos nenhuma peça móvel, e o cubo parece ser movido por magia. "

Além do socorro em desastres, os pesquisadores imaginam usar os blocos para coisas como jogos, fabricação, e cuidados de saúde.

"O único aspecto da nossa abordagem é que ela é barata, robusto, e potencialmente mais fácil de escalar para um milhão de módulos, '' diz CSAIL Ph.D. estudante John Romanishin, autor principal de um novo artigo sobre o sistema. "Os blocos M podem se mover de uma maneira geral. Outros sistemas robóticos têm mecanismos de movimento muito mais complicados que exigem muitas etapas, mas nosso sistema é mais escalonável e econômico. "

Romanishin escreveu o artigo ao lado de Rus e do estudante de graduação John Mamish, da Universidade de Michigan. Eles vão apresentar o artigo sobre os blocos M na Conferência Internacional sobre Robôs e Sistemas Inteligentes do IEEE, em novembro, em Macau.

Os sistemas modulares de robôs anteriores normalmente lidam com o movimento usando módulos de unidade com pequenos braços robóticos conhecidos como atuadores externos. Esses sistemas exigem muita coordenação até mesmo para os movimentos mais simples, com vários comandos para um salto ou salto.

Do lado da comunicação, outras tentativas envolveram o uso de luz infravermelha ou ondas de rádio, o que pode ficar rapidamente desajeitado:se você tiver muitos robôs em uma pequena área e todos eles tentarem enviar sinais uns aos outros, abre um canal confuso de conflito e confusão.

Quando um sistema usa sinais de rádio para se comunicar, os sinais podem interferir uns com os outros quando há muitos rádios em um volume pequeno.

Em 2013, a equipe construiu seu mecanismo para M-Blocks. Eles criaram cubos de seis faces que se movem usando algo chamado "forças inerciais". Isso significa que, em vez de usar braços móveis que ajudam a conectar as estruturas, os blocos têm uma massa dentro deles que eles "jogam" contra a lateral do módulo, o que faz com que o bloco gire e se mova.

Cada módulo pode se mover em quatro direções cardeais quando colocado em qualquer uma das seis faces, o que resulta em 24 direções de movimento diferentes. Sem bracinhos e apêndices saindo dos blocos, é muito mais fácil para eles ficarem livres de danos e evitar colisões.

Sabendo que a equipe havia superado os obstáculos físicos, o desafio crítico ainda persistia:como fazer com que esses cubos se comuniquem e identifiquem de forma confiável a configuração dos módulos vizinhos?

Romanishin criou algoritmos projetados para ajudar os robôs a realizar tarefas simples, ou "comportamentos, "o que os levou à ideia de um sistema semelhante a um código de barras, onde os robôs podem sentir a identidade e a face dos outros blocos aos quais estão conectados.

Em um experimento, a equipe fez com que os módulos se transformassem em uma linha a partir de uma estrutura aleatória, e eles observaram se os módulos poderiam determinar a maneira específica como eles estavam conectados uns aos outros. Se não fossem, eles teriam que escolher uma direção e rolar dessa forma até que acabassem no final da linha.

Essencialmente, os blocos usaram a configuração de como eles estão conectados uns aos outros para guiar o movimento que eles escolheram mover - e 90 por cento dos blocos M conseguiram entrar em uma linha.

A equipe observa que construir a eletrônica foi muito desafiador, especialmente ao tentar encaixar hardware intrincado dentro de um pacote tão pequeno. Para tornar os enxames do Bloco M uma realidade maior, a equipe quer exatamente isso - mais e mais robôs para fazer enxames maiores com capacidades mais fortes para várias estruturas.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.