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1.000-Roboter-Schwarm Von Forschern Erstellt
1.000-Roboter-Schwarm Von Forschern Erstellt

Video: 1.000-Roboter-Schwarm Von Forschern Erstellt

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Video: Schwarm von autonom agierenden, analog gesteuerten Robotern 2023, Februar
Anonim

Die winzige Truppe könnte das kollektive Verhalten von Tieren und Menschen beleuchten.

Wissenschaftler haben einen Schwarm von über tausend münzgroßen Robotern geschaffen, die sich durch Kommunikation mit ihren Nachbarn zu zweidimensionalen Formen zusammensetzen können.

Mit 1 024 Mitgliedern ist diese künstliche Herde - beschrieben in der Science-Ausgabe vom 15. August - die größte, die bisher kollektives Verhalten demonstriert hat. Die von den winzigen Maschinen verwendeten Selbstorganisationstechniken könnten die Entwicklung von "Transformator" -Robotern unterstützen, die sich selbst neu konfigurieren, sagen Forscher, und sie könnten Aufschluss darüber geben, wie sich komplexe Schwärme in der Natur bilden.

Die puckförmigen Roboter, Kilobots genannt, kosten mit Infrarotlicht ungefähr unikat, aber sie können nur mit den Robotern in ihrer Nähe Informationen senden und empfangen - so können sie nicht das gesamte Kollektiv „sehen“. Die Seed-Roboter fungieren jedoch als Ausgangspunkt für ein Koordinatensystem. Informationen über ihre Position breiten sich wie Feuersignale über die Gipfel eines Gebirges nach außen durch den Schwarm aus. Auf diese Weise kann jeder Bot bestimmen, wo er sich befindet und ob er sich innerhalb der von Forschern programmierten Form befindet. Über einen Zeitraum von etwa 12 Stunden nimmt die programmierte Konfiguration - wie der Buchstabe 'K' oder ein Stern - Roboter für Roboter Gestalt an.

Formwandler

Der Bau und Betrieb eines so großen Schwarms ist eine beeindruckende technische Leistung, sagt Mark Yim, ein Robotikingenieur an der Universität von Pennsylvania in Philadelphia, der nicht an der Studie beteiligt war. Frühere Demonstrationen von schwärmenden programmierbaren Robotern umfassten ungefähr 50 Einheiten, sagt er.

Diese formverändernde Roboterherde ist analog zu Ameisen, die Brücken aus ihrem eigenen Körper bauen und ein modulares Verhalten zeigen, das es ihnen ermöglicht, sich schnell an ihre Umgebung anzupassen, sagt Michael Rubenstein, Informatiker an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts, und der Studie Hauptautor.

Er glaubt, dass ein solches Verhalten nützlich sein könnte, um programmierbare Materie zu erzeugen: winzige Roboter von der Größe von Sandkörnern, die sich in Werkzeuge jeder Form wie einen Schraubenschlüssel umlagern könnten. Diese zukünftigen Roboter würden sich "wie ein dreidimensionaler Drucker verhalten, aber anstatt mit Plastikfilamenten zu drucken, würden Sie mit Robotern drucken, die sich selbst bewegen können", sagt Rubenstein.

Noch futuristischere Anwendungen dieser Formänderungstechniken könnten rekonfigurierbare Roboter sein - echte Transformatoren. Yim hat einen modularen Roboter gebaut, der sich von einer vierbeinigen Konfiguration zu einer schlangenartigen Kette entwickeln kann, und sagt, dass die neue Studie dazu beitragen könnte, solche Transformationen weiter zu verfeinern.

Aber die Kilobots sind nicht kinderleicht. Ein langsamer Bot kann an den Außenkanten zu Staus führen, und die Formen sehen aufgrund der ungenauen Verfolgung der Kilobots und ihrer Tendenz, vor dem Anhalten gegeneinander zu stoßen, verzogen aus.

Dennoch könnten diese Unvollkommenheiten Einblicke in die Funktionsweise natürlicher Tierschwärme geben, sagt L. Mahadevan, ein Mathematiker und Physiker in Harvard, der nicht mit der Arbeit verbunden ist. Er stellt sich vor, mit Schwärmen von Kilobots zu testen, wie sich kollektives Verhalten bei Insekten entwickelt, konkurriert und entwickelt. Sogar Fragen, wie viel menschliches Verhalten durch zentrales Denken im Vergleich zu lokalisierten Reflexen bestimmt wird, könnten durch Kilobot-Experimente beantwortet werden. "Es ist nur durch Ihre Vorstellungskraft begrenzt, denke ich", sagt er. "Es wird ein fantastisches Toolkit."

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