मछलियों के स्कूल, मधुमक्खियों की बस्तियाँ, औरतारों की बड़बड़ाहटप्रकृति में झुंड का व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, समकालिक, आकार बदलने वाले समन्वय में तरल की तरह बहते हैं।द्रव यांत्रिकी के लेंस के माध्यम से, हेनरिक जैगर, शिकागो विश्वविद्यालय के सीवेल एवरी के भौतिकी में प्रतिष्ठित सेवा प्रोफेसर और जेम्स फ्रैंक इंस्टीट्यूट, और जेम्स फ्रैंक इंस्टीट्यूट के अनुसंधान स्टाफ वैज्ञानिक बौडॉइन सेंटिव्स जैसे भौतिकविदों के लिए झुंड विशेष रुचि रखता है, जो भौतिकी सिद्धांतों को लागू करते हैं।मॉड्यूलर, अनुकूली रोबोटिक्स का विकास।

झुंड की तरल की तरह बहने, बिना किसी नेता के संगीत कार्यक्रम में कार्य करने और अपने वातावरण पर प्रतिक्रिया करने की क्षमता ने सेंटिव्स और जैगर की नवीनतम रचना को प्रेरित किया, जिसे वे "ग्रैनुलोबोट" कहते हैं।यह अपने पर्यावरण के अनुकूल होने के लिए अलग हो सकता है, पुनः एकत्रित हो सकता है और पुनर्गठित हो सकता है।और इसके विन्यास के आधार पर, यह कठोर ठोस या बहते हुए तरल की तरह कार्य कर सकता है।

टीम का कहना है कि समग्र प्रणाली "नरम, मॉड्यूलर और झुंड रोबोटिक्स के बीच अंतर को धुंधला कर देती है।"

शिकागो में इलिनोइस इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग विभाग में प्रोफेसर मैथ्यू स्पेंको के सहयोग से विकसित, प्रोटोटाइप का वर्णन एक पेपर में किया गया हैमें प्रकाशितविज्ञान रोबोटिक्स.

नरम मशीनें

"दानेदार रोबोट" सरल, बेलनाकार, गियर जैसी इकाइयों का एक संग्रह है, जो दो चुंबकों से सुसज्जित है जो सिलेंडर की धुरी के चारों ओर घूम सकते हैं।एक चुंबक स्वतंत्र रूप से घूमता है जबकि बैटरी से चलने वाली मोटर दूसरे को चलाती है।यह डिज़ाइन व्यक्तिगत इकाइयों को चुंबकीय रूप से जुड़ने की अनुमति देता है और एक बार युग्मित होने पर, अपने पड़ोसियों को धक्का देता है और उन्हें घूमने का कारण बनता है।प्रत्येक इकाई के बीच का संपर्क समग्र रूप से एक झुंड की तरह समग्र रूप से आगे बढ़ता है।

जैगर कहते हैं, "सॉफ्ट रोबोटिक्स का क्षेत्र उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से दिलचस्प है जहां रोबोट मनुष्यों के साथ इंटरफेस करते हैं।""आप नहीं चाहते कि लोगों को चोट पहुंचे।"फिर भी सॉफ्ट रोबोटिक्स की आवश्यकता सुरक्षा से आगे बढ़कर उपयुक्तता तक फैली हुई है।जेगर कहते हैं, एक रोबोट जो आकार बदल सकता है, वह "नुक्कड़ों और दरारों" में रेंग सकता है, या अनिश्चित इलाके का प्रबंधन कर सकता है - उदाहरण के लिए खोज और बचाव दोनों के लिए उपयोगी।

एक रोबोट के लिए आकार बदलने और अलग-अलग कार्य करने के लिए, कठोर और नरम के बीच पूर्वानुमानित और विपरीत रूप से उतार-चढ़ाव करने की इसकी क्षमता महत्वपूर्ण है।दानेदार सामग्रियों में अंतर्निहित गुण होते हैं जो इस परिवर्तन को संभव बनाते हैं।सामग्रियों का यह वर्ग तापमान के बजाय संपर्क के आधार पर तरल और ठोस व्यवहार के बीच संक्रमण कर सकता है।

यह संक्रमण जैमिंग नामक एक घटना के कारण होता है, जो तब होता है जब एक अव्यवस्थित, अराजक प्रणाली में कण एक-दूसरे के इतने करीब होते हैं कि वे एक-दूसरे के खिलाफ धक्का देते हैं, और उनका प्रवाह रुक जाता है।जेगेरा एक संघनित पदार्थ भौतिक विज्ञानी राजमार्ग पर ड्राइविंग का वर्णन करते हैं: कभी-कभी आप साथ चल रहे होते हैं, लेकिन कभी-कभी आप बम्पर-टू-बम्पर कारों से टकराते हैं, और यातायात रुक जाता है।जैगर कहते हैं, जब यह दानेदार सामग्री में होता है, "यह अनिवार्य रूप से एक बड़ा ट्रैफिक जाम है।"

वैक्यूम-सील्ड कॉफी की ईंट के साथ जैमिंग को क्रिया में देखा जा सकता है: सील को तोड़ें और कॉफी के मैदान बाहर निकल सकते हैं।ग्राउंड कॉफ़ी इस संबंध में इतनी अच्छी तरह से काम करती है कि जैगर ने इसका उपयोग इसे बनाने के लिए कियामुलायम रोबोटिक ग्रिपरजो वस्तुओं को उनके आकार की परवाह किए बिना पकड़ और पकड़ सकता है।

ग्रैनुलोबोट सिलेंडर कॉफ़ी ग्राउंड से कहीं बड़ा होता है, लेकिन सिद्धांत वही है।जैगर कहते हैं, "जैमिंग ग्रैनुलोबोट के लिए एक निंदनीय, अधिक तरल व्यवहार से अधिक ठोस जैसी चीज़ में परिवर्तन करने में सक्षम होने की नींव है।"

अनुमापकता

ग्रैनुलोबोट को टीम के मॉड्यूलर, स्व-संगठित दृष्टिकोण को प्रदर्शित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन भविष्य में, शायद मॉड्यूल बेहद छोटे हो सकते हैं - हजारों इकाइयाँ इतनी छोटी कि समूह एक एकल द्रव्यमान प्रतीत होता है, जैगर कहते हैं।"एक और दिशा जिसके बारे में सोचना वास्तव में मजेदार हो सकता है वह है उन्हें बहुत अधिक बड़ा बनाना।"

जैगर कहते हैं, भौतिकी अक्सर विशिष्ट स्थितियों पर निर्भर करती है - बेहद छोटी या गर्म या ठंडी।"मेरे कई सहकर्मियों को निश्चित वातावरण में काम करना होगा, अन्यथा उनकी पूरी भौतिकी काम नहीं करेगी। यही बात जीवन के लिए भी कही जा सकती है।"

फिर भी ग्रैनुलोबोट पर आधारित भौतिकी सिद्धांत पैमाने या तापमान से बंधे नहीं हैं।जैगर कहते हैं, "वे पानी के भीतर काम कर सकते थे; वे बाहरी अंतरिक्ष में काम कर सकते थे।"

ग्रैनुलोबोट रोबोटिक्स में रोमांचक प्रगति का वादा करता है, लेकिन सेंटिव्स और जैगर भौतिक विज्ञानी हैं।वे इस शोध का उपयोग पदार्थ के बारे में सोचने के नए तरीके खोजने के लिए भी कर रहे हैं।

सेंटिव्स कहते हैं, "आत्म-समन्वय और पर्यावरण के चारों ओर ऊर्जा के हस्तांतरण के आधार पर, आपका सिस्टम या तो एक प्रोग्राम करने योग्य सामग्री या एक स्वायत्त रोबोट होगा। यह एक निरंतरता है।"लेकिन "हम पदार्थ और रोबोटिक्स के बीच की सीमा को धुंधला कर रहे हैं।"शास्त्रीय प्रोग्राम योग्य पदार्थ दृष्टिकोण के भीतर, सामग्री एक मशीन है;"यहां हम इस विचार की खोज कर रहे हैं कि मशीन एक सामग्री है।"