Forscher von Columbia Engineering und MIT Computer Science & Artificial Intelligence Lab CSAIL haben konstruiert zum ersten Mal ein Partikel Roboter Schwarm mit einzelnen Komponenten, die als Ganzes funktionieren. Die neuartige Art von Roboter wurde noch nie gesehen.
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Graue Gänsehaut
"Sie können sich unseren neuen Roboter als das sprichwörtliche" Grey Goo "vorstellen", sagte Hod Lipson, Professor für Maschinenbau bei Columbia Engineering.
"Unser Roboter hat keinen einzigen Fehlerpunkt und keine zentralisierte Steuerung. Es ist immer noch ziemlich primitiv, aber jetzt wissen wir, dass dieses grundlegende Roboterparadigma tatsächlich möglich ist. Wir glauben, dass es sogar erklären kann, wie sich Gruppen von Zellen zusammen bewegen können, obwohleinzelne Zellen können nicht. "
Obwohl Wissenschaftler seit Jahren autonome Roboter bauen, bestehen diese hauptsächlich aus nicht-biologischen Geräten, die nicht wachsen oder heilen können. Jetzt haben die neuen skalierbaren Roboter von Columbia Engineering / MIT die einzigartige Fähigkeit, auch dann weiter zu funktionieren, wenn einzelne Teile nicht funktionierenso.
"Wir haben versucht, unsere Herangehensweise an die Robotik grundlegend zu überdenken, um herauszufinden, ob es eine Möglichkeit gibt, Roboter anders herzustellen", sagte Lipson, der das Labor für kreative Maschinen leitet.
"Lassen Sie einen Roboter nicht nur wie eine biologische Kreatur aussehen, sondern konstruieren Sie ihn tatsächlich wie ein biologisches System, um etwas zu schaffen, das eine enorme Komplexität und Fähigkeiten aufweist und dennoch aus grundlegend einfachen Teilen besteht."
Die Forscher haben ihren Schwarm aus vielen identischen Partikeln hergestellt. Diese einzelnen Schlüsselkomponenten können jeweils eine einfache Bewegung wie Expansion und Kontraktion ausführen. Zusammen bilden sie jedoch eine ganze Einheit, die auch dann weiter funktionieren kann, wenn einige Teile davon beschädigt sind.
Zellen kombinieren
"Alle Kreaturen in der Natur bestehen aus Zellen, die sich auf unterschiedliche Weise zu Organismen verbinden. Bei der Entwicklung von Partikelrobotern stellen wir die Frage, ob wir Roboterzellen haben können, die auf unterschiedliche Weise zusammengesetzt werden können, um unterschiedliche Roboter herzustellen. Der Roboterkönnte die beste Form haben, die für die Aufgabe erforderlich ist - eine Schlange, die durch einen Tunnel oder eine Dreihandmaschine für eine Fabrikhalle kriecht. Wir könnten diesen Partikelrobotern sogar die Fähigkeit geben, sich selbst herzustellen. Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein Roboter dies benötigtEin Schraubenzieher vom Tisch - der Schraubenzieher ist zu weit entfernt. Was wäre, wenn der Roboter seine Zellen neu mischen könnte, um einen extra langen Arm wachsen zu lassen? Wenn sich seine Ziele ändern, kann sich auch sein Körper ändern ", sagte CSAIL-Direktorin Daniela Rus.
Die Forscher haben die Bewegungen der Roboter in Simulationen weiter modelliert. Mit Hunderten und Tausenden von Partikeln, t Sie wurden auf Hindernisvermeidung und Objekttransport getestet. Sie stellten fest, dass ihre Partikelrobotik sowohl verrauschte Interferenzen als auch den Ausfall einiger ihrer einzelnen Komponenten überstehen konnte.
"Wir haben festgestellt, dass unsere Partikelroboter ungefähr die Hälfte ihrer voll funktionsfähigen Geschwindigkeit beibehalten, selbst wenn 20 Prozent der Partikel tot sind", sagte Richa Batra, Co-Erstautorin des Papiers und Doktorandin von Lipson, die die Simulation leiteteStudien.
Die Studie erscheint heute in Natur.