Современные роботы долгое время оставались замкнутыми и жёсткими системами, неспособными к самостоятельному изменению формы, росту или восстановлению. Их тела по-прежнему зависят от людей: если деталь выходит из строя — требуется вмешательство инженеров, если нужно обновление — всё через мастерскую. Но команда учёных из Колумбийского университета изменила это представление, разработав концепцию «метаболизма роботов» — подход, при котором машины могут не просто функционировать, а физически развиваться, исцеляться и модифицироваться, используя доступные ресурсы из окружающей среды или от других роботов.

Новая система, вдохновлена биологическими принципами. В живых организмах модульная структура позволяет использовать и перерабатывать одни и те же компоненты — аминокислоты, клетки — для восстановления, роста и адаптации. По мнению профессора Колумбийского университета Хода Липсона, именно такая модульность и способность к самообслуживанию позволили живым существам стать настолько гибкими. Если перенести этот принцип в робототехнику, машины смогут не только принимать решения, но и поддерживать свою физическую жизнеспособность — как по аналогии с метаболизмом в живых системах.

Центральным элементом разработки стала система Truss Link — магнитный модуль, внешне напоминающий игрушку Geomag. Эти компактные звенья могут соединяться друг с другом под разными углами, образуя сложные конструкции. Благодаря простоте и универсальности они позволяют собирать двумерные формы, которые в дальнейшем трансформируются в трёхмерных роботов. Принцип действия был подтверждён на практике: один из созданных тетраэдрических роботов «вырастил» дополнительный элемент в виде опоры, благодаря чему увеличил скорость передвижения по наклонной поверхности на 66,5%.

Согласно исследованию, роботы с метаболизмом смогут собирать или отбирать подходящие модули — как из собственной среды, так и у других машин. Это создаёт условия для появления самоподдерживающихся систем, не зависящих от постоянного техобслуживания.

Источник: Science Advances

Изображение: Columbia Engineering