ShapeBots esemplificano un nuovo tipo di interfaccia che cambia forma che consiste in uno sciame di robot auto-trasformabili. A) Due elementi ShapeBot. B) Un attuatore lineare a bobina miniaturizzato per l'autotrasformazione. Sfruttando la trasformazione individuale e collettiva, ShapeBots può fornire C) visualizzazione fisica interattiva (ad esempio il rendering di un rettangolo), D) attivazione di oggetti (es. pulizia di una scrivania), E) visualizzazione della forma distribuita (ad es. rendere una superficie dinamica), e F) fisicizzazione dei dati incorporati (ad esempio, mostrando popolazioni di stati su una mappa degli Stati Uniti). Credito:Suzuki et al.
I ricercatori dell'ATLAS Institute dell'Università del Colorado Boulder hanno recentemente sviluppato uno sciame di piccoli robot che cambiano forma, chiamato ShapeBots. Questi robot autotrasformabili, presentato in un articolo pre-pubblicato su arXiv, possono cambiare sia la loro configurazione individuale che collettiva, per visualizzare e visualizzare le informazioni in una varietà di impostazioni.
I robot sono stati sviluppati da Ph.D. studenti Ryo Suzuki e Clement Zheng, con l'aiuto e la supervisione di molti altri ricercatori dell'Università del Colorado Boulder. Il loro lavoro è stato ispirato da alcuni dei precedenti sforzi di ricerca di Suzuki, come il progetto Reactile, in cui ha programmato i comportamenti di piccoli robot attraverso la manipolazione diretta della mano.
Suzuki è sempre stato affascinato dalle interazioni dinamiche uomo-computer e ha spesso cercato di sviluppare robot in grado di comunicare con gli utenti in modi unici e innovativi. Finora, l'obiettivo chiave alla base della maggior parte dei suoi studi è stato quello di creare nuovi mezzi di calcolo in grado di aumentare e trasformare il modo di pensare degli umani, design, programma, e interagiscono con l'ambiente circostante.
"Gli ambienti umani possono essere in diverse scale, "Ellen Do e Mark D. Gross, altri due ricercatori che hanno condotto lo studio, detto TechXplore via e-mail. "Per esempio, un ambiente desktop potrebbe includere oggetti sul tavolo, o proiezioni sulla superficie del tavolo. Un ambiente di ufficio potrebbe includere mobili come tavoli, sedie, ma anche le librerie e gli armadietti, o orologi, poster e lavagne alle pareti. Tutti questi oggetti possono essere spostati o trasformati anche con i robot".
Durante la loro recente collaborazione, Fare, Grossolano, Suzuki, Zheng e il resto della loro squadra hanno deciso di indagare su cosa ShapeBots, uno sciame di robot da tavolo che cambiano forma, potrebbero essere in grado di fare e come possono interagire con gli umani. Suzuki e Zheng si sono concentrati sulla costruzione dei robot e sulla programmazione del loro comportamento.
"L'idea alla base del nostro studio è semplice, e se tutti i nostri ambienti fossero composti da piccoli robot che cambiano forma?" Do e Gross hanno spiegato. "Quali potrebbero essere gli scenari utili in cui questi piccoli robot possono aiutare a rendere la nostra vita interessante o più facile? Alcuni esempi di questi scenari potrebbero essere la pulizia del piano del tavolo, proteggendoci dal prendere una tazza di caffè troppo calda, visualizzazione di informazioni sulla popolazione in base a posizioni geografiche su una mappa, fungendo da grafica interattiva, eccetera."
Ogni singolo ShapeBot è dotato di piccoli motori che gli consentono di guidare su una superficie piana, così come i motori aggiuntivi utilizzati per estendere e ritrarre i suoi bracci. I robot comunicano con un computer host che tiene traccia delle loro posizioni utilizzando una telecamera, che osserva continuamente lo sciame. Il computer host coreografa i movimenti dei robot su una superficie piana del tavolo, dirigendoli individualmente e in squadra, sia nella locomozione che nei movimenti del braccio (cioè estensione o retrazione).
"Un vantaggio chiave di ShapeBots è che sono a basso costo, in quanto realizzati con semplice elettronica e materiali comuni, " Do and Gross ha detto. "Abbiamo assemblato a mano i robot, ognuno dei quali costa ~US $ 25 da realizzare. Inoltre, Gli ShapeBots offrono un modo versatile per "fisicare" le informazioni (dati)."
Molti studi passati hanno esplorato modi per visualizzare e visualizzare informazioni su schermi 2-D. Gli ShapeBots sviluppati da questo team di ricercatori, d'altra parte, estendere la visualizzazione dinamica dei dati ad ambienti 3D, consentendo agli utenti di interagire fisicamente con le informazioni che vengono loro presentate.
A differenza di altri robot, Gli ShapeBot possono cambiare forma e configurazione dello sciame estendendo o ritraendo le braccia. Possiedono le capacità della maggior parte degli sciami di robot; tuttavia possono anche visualizzare collettivamente i dati agli utenti tramite le loro trasformazioni.
Per cambiare forma, i robot sfruttano attuatori piccoli e sottili (2,5 cm) ispirati al meccanismo dietro i metro a nastro, allungabile fino a 20 cm sia in orizzontale che in verticale. Questi attuatori hanno un design modulare che consente la trasformazione dello sciame in una varietà di forme e geometrie.
"Il nostro studio mostra che possiamo usare uno sciame di piccoli robot economici per interagire con le informazioni, unire il mondo fisico e quello digitale, " Do and Gross ha detto. "Tuttavia, gli ShapeBots che abbiamo sviluppato sono ancora un prototipo. Sono relativamente robusti in un ambiente di laboratorio, ma non sarebbero durati a lungo in una classe di terza elementare."
Finora, i ricercatori hanno utilizzato i robot mutaforma per completare semplici compiti pratici e di visualizzazione, come pulire una scrivania o visualizzare le popolazioni degli stati su una mappa degli Stati Uniti. Poiché lo sciame di robot autotrasformante è ancora un prototipo, però, il team dovrà perfezionarlo ed effettuare ulteriori test prima che possa essere introdotto in contesti di vita reale.
I ricercatori vorrebbero alla fine ridurre le dimensioni dei robot, riducendo anche i costi di fabbricazione e aumentando la loro affidabilità. Infatti, nelle dimensioni che hanno adesso, gli utenti possono montare solo una dozzina di ShapeBot su un tavolo contemporaneamente. Se i robot fossero dieci volte più piccoli, però, potrebbero essere più di 100, che consentirebbe visualizzazioni a risoluzione più elevata.
Shapebots sarà presentato alla prossima conferenza UIST (User Interface Software Technology) a New Orleans il 22 ottobre. Nella loro carta, i ricercatori hanno evidenziato una serie di contesti diversi in cui potrebbero essere utili, comprese le scuole, musei, e altri ambienti di apprendimento.
"Ora stiamo anche studiando come programmare il comportamento di uno sciame più grande di robot in grado di cambiare forma, " Do and Gross ha aggiunto. "Programmarli uno per uno non è pratico quando si hanno cento o più robot, quindi quale "linguaggio" possiamo progettare per controllare il loro comportamento e la loro interazione? E se potessimo farli cadere dal tavolo e sul pavimento, le mura, o addirittura in bilico nello spazio?"
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