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  • 研究人员已经开发计算简单的机器人,称为颗粒,该集群,形成一个单一的“颗粒机器人”是四处移动,运输对象,并完成其他任务。工作从澳门太阳城最新网站计算机科学和人工智能实验室(CSAIL),哥伦比亚大学,和其他地方的冰雹。

    研究人员已经开发计算简单的机器人,称为颗粒,该集群,形成一个单一的“颗粒机器人”是四处移动,运输对象,并完成其他任务。工作从澳门太阳城最新网站计算机科学和人工智能实验室(CSAIL),哥伦比亚大学,和其他地方的冰雹。

    图片:菲菲弗兰克尔

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“颗粒机器人”的工作原理一样简单单元的簇

研究人员已经开发计算简单的机器人,称为颗粒,该集群,形成一个单一的“颗粒机器人”是四处移动,运输对象,并完成其他任务。工作从澳门太阳城最新网站计算机科学和人工智能实验室(CSAIL),哥伦比亚大学,和其他地方的冰雹。

松散连接的圆盘状的“粒子”可以推拉彼此移动集体运送物体。 看视频


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采取线索,从生物细胞,研究人员从澳门太阳城最新网站,哥伦比亚大学,和其他地方已经开发出一大群连走动计算简单的机器人,运输对象,以及完成其他任务。

这个所谓的“粒子机器人”系统 - 基于澳门太阳城最新网站,哥伦比亚大学工程,康奈尔大学和哈佛大学的研究人员的一个项目 - 包括许多独立的圆盘形台,其中研究人员称之为颗粒被松散连接的“颗粒”。围绕其周边的磁铁,每个单元只能做两两件事:扩张和收缩。 (每个粒子处于其收缩状态约6英寸和大约9英寸时展开。),该运动中,当仔细定时的,允许单个颗粒推拉彼此协调运动。车载传感器使簇到吸引朝向光源。

在一个 性质 今天发表的论文中,研究人员证实二十几真正的机器人粒子群和多达100,000个颗粒通过向灯泡移动障碍物的虚拟仿真。他们还表明,颗粒机器人可输送放置在其之中的对象。

粒子机器人可以形成成许多配置和流体地导航周围的障碍物,并通过紧间隙挤。值得注意的是,没有颗粒的直接与通信或依靠彼此的功能,因此颗粒可以加入或不上的基团的任何影响中减去。在他们的论文中,研究者展示粒子的机器人系统可以完成任务,即使很多单位出现故障。

本文代表了思考的机器人,这是传统设计,只有一个目的,一种新的方式,包括许多复杂的零件,而停止工作的任何一部分发生故障时。由这些简单的组件的机器人,研究人员说,可以使更多的可扩展,灵活和强大的系统。

“我们有一个不那么能够作为个人,而是可以完成很多的一群小机器人单元,”丹妮拉RUS,计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)主任,安德鲁和电气工程的尔娜维特教授说:计算机科学。 “机器人本身是静态的,但是当它与其他机器人颗粒连接,一下子机器人集体可以探索世界,控制更复杂的动作。与这些“万能细胞”的机器人颗粒可以实现不同的形状,全球变革,全球运动,全球性的行为,正如我们在我们的实验表明,追光灯的梯度。这是非常强大的。”

在纸接合RUS是:第一作者曙光里,一个CSAIL博士后;合第一作者richa巴特拉和相应作者HOD利普森,既哥伦比亚工程;大卫·布朗,炫洞昌大学和康奈尔大学的NIKHIL阮冈纳赞;和哈佛大学的查克·霍伯曼。

在澳门太阳城最新网站,RUS一直致力于模块化机器人连接了近20年,其中包括扩张和收缩立方体的机器人,可以连接到其他人走动。但是正方形形状的限制机器人的组移动和配置。

与李碧菁的实验室,在那里立了一个博士后,直到即将在2014年澳门太阳城最新网站合作,研究人员去了,可以互相围绕旋转的圆盘形机制。它们也可以连接并相互断开,并且形成成许多配置。

颗粒机器人的每个单元具有圆柱形的基础上,其容纳电池,小型电动机,检测光强度,微控制器,和发送出和接收信号的通信元件的传感器。安装在顶部是一个儿童玩具称为霍伯曼飞行环 - 它的发明者是纸张的共同作者之一 - 它由小板连接,可以被拉膨胀并被推回合同的圆形形成。两个小磁体被安装在每一个面板。

特技被编程机器人颗粒以精确的顺​​序扩张和收缩以推拉整个组朝向目的地光源。这样做,研究人员配备,其分析来自所有其他粒子的光强度的广播信息的算法每个颗粒,而不需要直接的颗粒与颗粒的通信。

粒子的传感器检测来自光源的光的强度;越接近所述颗粒是将光源,更大的强度。每个粒子不断地广播共享与所有其他粒子其感知强度电平的信号。说的颗粒机器人系统测量光上1至10个级别的规模强度:粒子最接近光寄存器10级的和最远的那些将注册水平1.强度水平,反过来,对应于特定的时间,粒子必须扩大。在经历了强度最高的粒子 - 10级 - 首先展开。那些颗粒合同,为了下一个颗粒,9级,然后展开。该定时扩张和收缩运动发生在每个后续的水平。

“这创造了一个机械膨胀 - 收缩波,协调推动和拖动动作,朝向从环境刺激移动的大簇或远离,”里说。关键部件,李补充说,是从尽可能有效地使运动的颗粒之间的共享同步时钟的精确定时:“如果你弄乱同步时钟,该系统将较少有效地工作。”

在视频中,研究人员证明包括实粒子移动和变化的朝向不同的灯泡的方向,因为它们可以轻弹上,并通过障碍物之间的间隙的工作它的方式的颗粒机器人系统。在他们的论文中,研究人员还显示,高达10,000粒子模拟集群保持运动,以一半的速度,甚至高达不合格单位20%。

“这有点像谚语‘灰色粘质’,”李碧菁说,在哥伦比亚大学工程机械工程学教授,引用一个自我复制的机器人,包括数十亿纳米机器人的科幻小说的概念。 “这里的关键新颖之处在于你有一个新的机器人不具有集中控制,不存在单一故障点,没有固定的形状,它的成分有没有独特的身份。”

下一步骤中,增加了利普森,被小型化部件,使一百万微观颗粒组成的机器人。

“朝着模块化,分布式机器人技术创新的新的发展方向的工作点,” MAC施瓦格,航空航天和多机器人系统实验室主任,斯坦福大学助理教授说,“作者用简单随机机器人单元的集体,并利用集体的统计信息,实现了全局运动。这具有一定的相似性的生物系统,其中的生物体的每一个细胞遵循一些随机过程,而这种低级别的随机性的堆积效应导致可预测的行为整个有机体。希望的是,这种机器人集体将产生强大的可适应行为,类似于鲁棒性和适应性,我们在自然界中看到的。”


主题: 研究, 计算机科学与技术, 算法, 计算机科学和人工智能实验室(CSAIL), 机器人, 机器人, 人工智能, 传感器, Electrical Engineering & Computer Science (eecs), 工程学院

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