ShapeBots ejemplifica un nuevo tipo de interfaz de cambio de forma que consiste en un enjambre de robots autotransformables. A) Dos elementos ShapeBot. B) Un actuador lineal en miniatura basado en carretes para la autotransformación. Aprovechando la transformación individual y colectiva, ShapeBots puede proporcionar C) visualización física interactiva (por ejemplo, renderizar un rectángulo), D) activación de objetos (por ejemplo, limpiar un escritorio), E) visualización de forma distribuida (por ejemplo, renderizado de una superficie dinámica), y F) fisicalización de datos incrustados (por ejemplo, mostrando poblaciones de estados en un mapa de EE. UU.). Crédito:Suzuki et al.
Investigadores del Instituto ATLAS de la Universidad de Colorado en Boulder han desarrollado recientemente un enjambre de pequeños robots que cambian de forma, llamado ShapeBots. Estos robots autotransformables, presentado en un artículo publicado previamente en arXiv, puede cambiar tanto su configuración individual como colectiva, para mostrar y visualizar información en una variedad de entornos.
Los robots fueron desarrollados por Ph.D. los estudiantes Ryo Suzuki y Clement Zheng, con la ayuda y supervisión de varios otros investigadores de la Universidad de Colorado Boulder. Su trabajo se inspiró en algunos de los esfuerzos de investigación anteriores de Suzuki, como el proyecto Reactile, en el que programó comportamientos de pequeños robots a través de la manipulación manual directa.
Suzuki siempre estuvo fascinado por las interacciones dinámicas entre humanos y computadoras y, a menudo, ha intentado desarrollar robots que puedan comunicarse con los usuarios de formas únicas e innovadoras. Hasta aquí, El objetivo clave detrás de la mayoría de sus estudios ha sido idear nuevos medios computacionales que puedan aumentar y transformar la forma de pensar de los humanos. diseño, programa, e interactuar con su entorno circundante.
"Los entornos humanos pueden estar en diferentes escalas, "Ellen Do y Mark D. Gross, otros dos investigadores que llevaron a cabo el estudio, dijo a TechXplore por correo electrónico. "Por ejemplo, un entorno de escritorio podría incluir objetos en la mesa, o proyecciones en la superficie de la mesa. Un entorno de oficina podría incluir muebles como una mesa, sillas, pero también las estanterías y los armarios, o relojes, carteles y pizarrones en la pared. Todos estos objetos también se pueden mover o transformar con robots ".
Durante su reciente colaboración, Hacer, Bruto, Suzuki, Zheng y el resto de su equipo se propusieron investigar qué ShapeBots, un enjambre de robots de mesa que cambian de forma, podrían hacer y cómo pueden interactuar con los humanos. Suzuki y Zheng se centraron en construir los robots y programar su comportamiento.
"La idea detrás de nuestro estudio es simple, ¿Qué pasaría si todos nuestros entornos estuvieran compuestos de pequeños robots que cambian de forma? ”Do y Gross explicaron.“ ¿Cuáles podrían ser los escenarios útiles en los que estos pequeños robots pueden ayudarnos a hacer nuestra vida más interesante o más fácil? Algunos ejemplos de estos escenarios podrían ser limpiar la superficie de la mesa, protegiéndonos de tomar una taza de café que está demasiado caliente, mostrar información de población basada en ubicaciones geográficas en un mapa, actuando como gráficos interactivos, etc. "
Cada ShapeBot individual viene con pequeños motores que le permiten conducir sobre una superficie plana, así como motores adicionales utilizados para extender y retraer sus brazos. Los robots se comunican con una computadora host que rastrea sus posiciones usando una cámara, que observa continuamente el enjambre. La computadora host coreografia los movimientos de los robots en una superficie plana de mesa, dirigiéndolos individualmente y en equipo, tanto en su locomoción como en los movimientos de los brazos (es decir, extensión o retracción).
"Una ventaja clave de ShapeBots es que son de bajo costo, ya que están hechos de componentes electrónicos simples y materiales comunes, "Do y Gross dijeron." Ensamblamos a mano los robots, cada uno de los cuales cuesta ~ US $ 25. Además, ShapeBots ofrece una forma versátil de 'fisicalizar' la información (datos) ".
Muchos estudios anteriores han explorado formas de visualizar y mostrar información en pantallas 2-D. Los ShapeBots desarrollados por este equipo de investigadores, por otra parte, extender la visualización dinámica de datos a entornos 3-D, permitiendo a los usuarios interactuar físicamente con la información que se les presenta.
A diferencia de otros robots, ShapeBots puede cambiar su forma y configuración de enjambre extendiendo o retrayendo sus brazos. Poseen las capacidades de la mayoría de los enjambres de robots; sin embargo, también pueden mostrar datos colectivamente a los usuarios a través de sus transformaciones.
Para cambiar de forma los robots aprovechan actuadores pequeños y delgados (2,5 cm) inspirados en el mecanismo detrás de las cintas métricas, que se puede extender hasta 20 cm tanto en horizontal como en vertical. Estos actuadores tienen un diseño modular que permite transformaciones enjambres en una variedad de formas y geometrías.
"Nuestro estudio muestra que podemos utilizar un enjambre de pequeños robots baratos para interactuar con la información, uniendo los mundos físico y digital, "Do y Gross dijeron". los ShapeBots que desarrollamos siguen siendo un prototipo. Son relativamente robustos en un entorno de laboratorio, pero no durarían mucho en un aula de tercer grado ".
Hasta aquí, los investigadores han utilizado los robots que cambian de forma para completar tareas prácticas y de visualización sencillas, como limpiar un escritorio o mostrar las poblaciones de los estados en un mapa de EE. UU. Como el enjambre de robots autotransformantes sigue siendo un prototipo, sin embargo, el equipo tendrá que perfeccionarlo y realizar más pruebas antes de que pueda introducirse en entornos de la vida real.
A los investigadores les gustaría eventualmente reducir el tamaño de los bots, al mismo tiempo que reduce los costos de fabricación y aumenta su confiabilidad. De hecho, en el tamaño que tienen ahora, los usuarios solo pueden colocar una docena de ShapeBots en una mesa a la vez. Si los bots fueran diez veces más pequeños, sin embargo, podría haber más de 100, lo que permitiría visualizaciones de mayor resolución.
Shapebots se presentará en la próxima conferencia UIST (Tecnología de software de interfaz de usuario) en Nueva Orleans el 22 de octubre. En su papel los investigadores destacaron una serie de entornos diferentes en los que podrían ser útiles, incluyendo escuelas, museos, y otros entornos de aprendizaje.
"Ahora también estamos estudiando cómo programar el comportamiento de un enjambre más grande de robots que pueden cambiar sus formas, "Do y Gross agregaron." Programarlos uno por uno no es práctico cuando tienes cien o más robots, entonces, ¿qué 'lenguaje' podemos diseñar para controlar su comportamiento e interacción? ¿Y si pudiéramos sacarlos de la mesa y colocarlos en el suelo? los muros, o incluso flotando en el espacio? "
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