Robust Phototaxis by Harnessing Implicit Communication in Modular Soft Robotic Systems

模块化设计 材料科学 趋光性 软机器人 纳米技术 系统工程 人机交互 控制工程 人工智能 计算机科学 机器人 生物 工程类 植物 操作系统
作者
Hannes Schomaker,Sergio Picella,Andonny Garcia,Lucas C. van Laake,Johannes T. B. Overvelde
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (29) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adfm.202310932
摘要

Abstract In robotics, achieving adaptivity in complex environments is challenging. Traditional robotic systems use stiff materials and computationally expensive centralized controllers, while nature often favors soft materials and embodied intelligence. Inspired by nature's distributed intelligence, this study explores a decentralized approach for robust behavior in soft robotic systems without knowledge of their shape or environment. It is demonstrated that only a few basic rules implemented in identical modules that shape the soft robotic system can enable whole‐body phototaxis, navigating on a surface toward a light source, without explicit communication between modules or prior system knowledge. The results reveal the method's effectiveness in generating robust and adaptive behavior in dynamic and challenging environments. Moreover, the approach's simplicity makes it possible to illustrate and understand the underlying mechanism of the observed behavior, paying particular attention to the geometry of the assembled system and the effect of learning parameters. Consequently, the findings offer insights into the development of adaptive, autonomous robotic systems with minimal computational power, paving the way for robust and useful behavior in soft and microscale robots, as well as robotic matter, that operate in real‐world environments.

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