AcoustoBots: A swarm of robots for acoustophoretic multimodal interactions
Dit artikel introduceert AcoustoBots, een nieuwe zwerm mobiele robots uitgerust met herconfigureerbare gefaseerde arrays en een systeem voor het dispenseren van kralen, om de beperkingen van statische akoëtoforetische eenheden te overwinnen en schaalbare, flexibele multimodale interacties zoals zweving, haptiek en directioneel geluid in uitgebreide interactiegebieden mogelijk te maken.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Stel je voor dat je een toverstaf hebt die objecten in de lucht kan duwen, trekken en vasthouden met behulp van alleen geluid. Dit wordt acoustophoresis genoemd. Wetenschappers gebruiken dit al jaren om dingen te laten zweven, 3D-beelden uit het niets te creëren, of je zelfs een "aanrakingsgevoel" te geven zonder dat er daadwerkelijk iets je huid raakt.
Maar tot nu toe zat deze toverstaf vast op één plek. Het is alsof je een krachtige zaklamp hebt die je niet kunt bewegen; hij kan alleen op één klein gebied schijnen. Als je iets anders wilt aanraken, moet je naar de zaklamp toe lopen, of de zaklamp moet enorm groot en duur zijn om een hele kamer te bestrijken.
Maak kennis met "AcoustoBots."
Onderzoekers van University College London en Ultraleap hebben een zwerm kleine, mobiele robots gebouwd die deze geluidsstaven met zich meedraagden. Zie ze als een team van akoestische vuurvliegjes. In plaats van één gigantische, stationaire luidspreker, heb je een groep kleine, op batterijen werkende robots die rond een tafel of vloer kunnen zoeven, terwijl ze hun geluid uitzendende borden met zich meedragen.
Hier is hoe ze werken, onderverdeeld in eenvoudige delen:
1. De Robots op Wielen
Elke AcoustoBot is een kleine, tweewielige robot (gebaseerd op een ontwerp genaamd "Mona") die vrij kan rondbewegen. Het draagt een speciaal bord dat bedekt is met 64 kleine ultrasone luidsprekers (gerangschikt in een 8x8 raster). Omdat ze op wielen staan, kunnen ze je handen of oren achtervolgen. Als je je hand naar links beweegt, rolt de robot naar links om het "aanrakingsgevoel" precies onder je vinger te houden.
2. De "Scharnier"-truc
Dit is de superflexibele nek van de robot. Het geluidbord is niet gewoon plat op de bovenkant van de robot geplakt. Het is bevestigd met een scharnier dat kan kantelen.
- Plat (0°): De robot ligt plat om je een "aanrakingsgevoel" op je handpalm te geven (Haptiek).
- Gekanteld (45°): De robot leunt over om een geluidsstraal rechtstreeks in je oor te schieten (Audio).
- Verticaal (90°): De robot staat rechtop om een zwevend object tussen zichzelf en een andere robot te vangen (Levitatie).
Het is als een camera op een statief die direct kan overschakelen van het maken van een foto van de vloer, naar het richten op het plafond, naar het richten op je gezicht, terwijl het statief zelf rondloopt.
3. De "Bead Dispenser" Helper
Om het automatisch laten zweven van objecten (levitatie) te laten werken, hebben ze een speciale helper-robot gebouwd genaamd de BeadDispenserBot. Stel je een robot voor die een kleine trechter met piepschuimbolletjes met zich meedraagt. Wanneer de andere robots een "geluidstrap" in de lucht opzetten, rolt deze helper-robot erheen, laat een enkel bolletje rechtstreeks in de onzichtbare val vallen, en het bolletje zweeft magisch. Het automatiseert het hele proces zodat je het zwevende object niet handmatig hoeft te plaatsen.
Wat Kunnen Ze Doen?
Het artikel demonstreert drie belangrijke manieren waarop deze robotswermen met ons interageren:
- De Zwerm van Aanraking: Als je je handen op een tafel legt, kunnen twee robots eronder rollen. Ze creëren onzichtbare "bulten" of trillingen in de lucht die je op je huid kunt voelen, ook al raakt er niets je aan. Als je je handen beweegt, volgen de robots je als trouwe honden.
- De Zwerm van Geluid: De robots kunnen hun koppen kantelen om geluid rechtstreeks op je oren te richten. Dit betekent dat je een fluistering of een specifiek geluidseffect kunt horen dat alleen jij kunt horen, terwijl de persoon naast je niets hoort.
- De Zwerm van Levitatie: Twee robots kunnen tegenover elkaar staan en een "geluidssandwich" creëren die een klein bolletje in de lucht vasthoudt. De BeadDispenserBot laat dan het bolletje precies in het midden vallen, en het zweeft daar.
Waarom Is Dit een Groot Ding?
Voorheen zaten deze geluidstechnologieën vast in vaste dozen. Als je wilde interageren met een zwevend object aan de andere kant van de kamer, kon dat niet. Deze robots doorbreken die barrière. Ze zijn mobiel, modulair en herconfigureerbaar. Ze kunnen samenwerken als een team (een zwerm) om een groot gebied te bestrijken, of ze kunnen zich splitsen om tegelijkertijd verschillende taken uit te voeren.
De Resultaten
Het team heeft twee van deze robots en de bead dispenser getest. Ze ontdekten dat:
- De robots hun geluidplaten zeer nauwkeurig konden kantelen (binnen ongeveer 1 graad foutmarge).
- De bead dispenser deeltjes met hoge precisie in de zwevende plek kon laten vallen.
- De geluidsdruk (de sterkte van het geluid) sterk genoeg was om de gewenste effecten te creëren, ook al waren de robots klein en werkten ze op batterijen.
Kortom, AcoustoBots veranderen een statisch, kamergebonden wetenschappelijk experiment in een dynamisch, lopend, pratend en zwevend team van robots dat geluid, aanraking en zwevende objecten kan brengen waar je ook bent.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.