吸引定律 粒子机器人证明了许多人的轻松工作

吸引定律：粒子机器人证明了许多人的轻松工作

这个想法本身就是简单性：而不是一个复杂的机器人，建立一个基本机器人的整个生态系统，并教他们组队。

在物理学中，粒子是具有物理特性(如质量或体积)的小型局部物体。从那些不起眼的成分，我们建立了几乎无限的宇宙。

因此，它似乎是谦逊和骄傲的混合，促使麻省理工学院，哥伦比亚大学，康奈尔大学和哈佛大学的研究人员在他们的新型合作机器人系统“粒子”中命名机器人。

“自然”杂志的一篇文章中提出的概念是，小型机器人的合作系统可能能够完成复杂的工作，即使系统中没有单个组件在计算上很复杂。它是自动化分支中心的理论，称为群体机器人。虽然在很大程度上仍然是研究型大学的范围，但国防，农业和基础设施检查等部门有一天会依赖成群的小型廉价机器人在环境中运营，并执行个人机器人永远无法完成的任务。

粒子机器人研究人员的灵感来自于吸引和排斥的原理。每个颗粒都是圆盘状的，并通过磁铁与其周围的其他颗粒松散地连接。单个粒子可以推开周围的粒子或拉近它们，就是这样。

摄影：Felice Frankel

但是，这个简单的行动掩盖了集群可以作为一个整体执行的令人难以置信的任务多样性。像蚂蚁团队一样，粒子机器人可以以他们的方式拾取和运输物体。他们还可以在湍急的河流中围绕障碍物的方式无缝地导航物体 - 这是单个大型机器人无法做到的事情。

“我们拥有的小型机器人单元不像个人那么强大，但可以作为一个团队完成很多工作，”计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)主任Daniela Rus和Andrew and Erna Viterbi电气工程教授说。计算机科学。“机器人本身是静态的，但当它与其他机器人粒子连接时，机器人集体可以突然探索世界并控制更复杂的行动。通过这些'通用细胞'，机器人粒子可以实现不同的形状，全局变换，全球运动，全球行为，以及我们在实验中所表明的，遵循光的渐变。这是非常强大的。“

在Nature的文章中，研究人员展示了使用多达100,000个粒子的模拟场景的结果。该团队还使用了一组较小的十几个真实粒子来展示这个概念。

每个颗粒的圆柱形底座都装有电池和小型电机，以及光传感器和微控制器。颗粒不直接相互通信，这是系统的优点之一。可以将新粒子添加到系统中，并将其他粒子带走，而不会影响周围粒子的性能。

当集合体内的单个粒子被发送指示何时收缩或扩展时，系统起作用。通过正确的顺序，整个组开始波动并移动。在这种情况下，微型机器人上的光传感器将集体移向光源。通过比较靠近光源并远离光源的粒子感知的光强度，粒子群能够得到准确的固定并且系统开始膨胀和收缩。

“这会形成一个机械膨胀 - 收缩波，一个协调的推动和拖动运动，使一个大的集群朝向或远离环境刺激，”李说。Li补充说，关键部件是粒子间共享同步时钟的精确定时，能够尽可能高效地进行移动：“如果弄乱同步时钟，系统的工作效率就会降低。”

虽然该技术还没有直接应用，但可能的用例包括结构，材料处理和检查。该项目的下一步是使粒子小型化，以便可以将数十万甚至数百万个部署在一起。