Roboti inspirovaní termity - Termite-inspired robots

Robot inspirovaný termity v popředí a struktura vyrobená z bloků ve výstavbě jiných robotů v pozadí.

Roboti inspirovaní termity[1] nebo TERMES roboti[2] jsou biomimetický autonomní roboti schopný vytvářet složité struktury bez centrálního ovladače. Tým prototypů robotů inspirovaných termity předvedl Harvardská Univerzita výzkumníci v roce 2014, po čtyřech letech vývoje.[1][2] Jejich inženýrství bylo inspirováno složitými hromadami, které termiti sestavení a bylo dosaženo vývojem jednoduchých pravidel umožňujících robotům navigovat a přesouvat stavební bloky v jejich prostředí. Dodržováním těchto jednoduchých pravidel mohli roboti konstruovat složité struktury prostřednictvím procesu zvaného stigmergy, bez nutnosti neustálého lidského poučení nebo dohledu

Pozadí

Sociální hmyz například termiti jsou schopni konstruovat komplikované struktury, jako jsou valy se složitými tunelovými systémy. Jsou schopni to udělat bez celkového plánu pro návrh konstrukce, bez přímé komunikace mezi sebou informace o tom, jak postavit konstrukci, a bez vůdce, který by je vedl při konstrukci konkrétní konstrukce. Robotici se zajímali o problém, zda lze roboty navrhovat s omezenými smyslovými a motorickými schopnostmi hmyzu, jako jsou termiti, a přitom podle jednoduchých pravidel konstruovat propracované a složité struktury.[1][3][4][5][6][7]

Roboti

V rámci projektu TERMES navrhl tým Harvard každý robot tak, aby vykonával několik jednoduchých chování: pohybovat se vpřed, pohybovat se vzad, otáčet se, pohybovat se nahoru nebo dolů o krok velikosti speciálně navržené cihly a pohybovat se při přenášení cihly navíc. K provádění těchto pohybových chování byl každý robot vybaven štěňata. Aby každý robot mohl detekovat vlastnosti svého prostředí a dalších robotů, byl vybaven následujícími senzory: sedm infračervené senzory detekovat černobílé vzory pro navigaci; an akcelerometr detekovat úhel náklonu pro lezení; a pět ultrazvuk sonar detektory pro určování vzdálenosti od obvodu a k blízkým robotům. Ke zvedání, spouštění a umisťování speciálně navržených cihel měl každý robot rameno s pružinovým chapadlem, které drželo cihlu při přenášení. Speciálně navržené stavební cihly projektu byly 21,5 cm × 21,5 cm × 4,5 cm, což bylo větší než stopa robotů (17,5 cm × 11,0 cm).[1]

Konstrukce konstrukcí

Během pokusů na Harvardu konstruovaly skupiny robotů inspirovaných termity struktury stigmergy. To znamená, že místo přímé komunikace mezi sebou roboti detekovali rysy svého prostředí a řídili se jednoduchými pravidly pro přesun a umisťování cihel v reakci na konfiguraci cihel, které v daném čase existovaly. Pravidla pro konstrukci dané struktury byla navržena tak, aby zaručila vznik různých struktur v závislosti na počtu zapojených robotů a na počátečním umístění cihel.[1][7]

Roboti TERMES tvoří a ověření konceptu pro vývoj relativně jednoduchých týmů robotů, kteří jsou schopni konstruovat složité struktury, například na vzdálených nebo nepřátelských místech. Vědci z Harvardu, kteří postavili původní roboty inspirované termity, spekulovali, že by budoucí roboty mohly být navrženy tak, aby postavily základnu pro lidské bydlení na Mars v rámci přípravy na příchod lidských astronautů.[6] Okamžitější možnosti zahrnují týmy robotů inspirovaných termity, kteří jsou schopni pohybovat pytli s pískem a stavět hráze v záplavových oblastech.[3][5][6][8]

Reference

  1. ^ A b C d E Werfel, Justin; Kirstin Petersen; Radhika Nagpal (2014). „Navrhování kolektivního chování v konstrukčním týmu robotů inspirovaných termity“. Věda. 343 (6172): 754–758. Bibcode:2014Sci ... 343..754W. doi:10.1126 / science.1245842. PMID  24531967. S2CID  38776920.
  2. ^ A b „Robotická stavební posádka nepotřebuje žádného předáka“. Harvardská Univerzita. Citováno 14. února 2014.
  3. ^ A b Kim, Meeri (13. února 2014). „Robotické termity mohou jednoho dne stavět domy, ne je ničit“. Washington Post. Citováno 14. února 2014.
  4. ^ Greenfieldboyce, Nell (13. února 2014). „Robotičtí stavební dělníci berou podněty od termitů“. NPR. Citováno 14. února 2014.
  5. ^ A b Landau, Elizabeth (13. února 2014). „Jak by pro nás mohli stavět roboti inspirovaní termity“. CNN. Citováno 14. února 2014.
  6. ^ A b C Amos, Jonathan (13. února 2013). „Termiti inspirují stavitele robotů“. BBC. Citováno 14. února 2014.
  7. ^ A b Korb, Judith (2014). "Roboti jednající lokálně a budující globálně". Věda. 343 (6172): 742–743. Bibcode:2014Sci ... 343..742K. doi:10.1126 / science.1250721. PMID  24531962. S2CID  30040333.
  8. ^ Gibney, Elizabeth (13. února 2014). „Roboti inspirovaní termity staví hrady“. Zprávy o přírodě. doi:10.1038 / příroda.2014.14713. S2CID  112117767. Citováno 20. února 2014.

externí odkazy