也許你心目中的機器人像汽車人“大黃蜂”一樣高大,但有一種機器人卻由一個個小顆粒組成,這些顆粒一起行動,也會有意想不到的效果。
《自然》近日發表的一篇論文描述了一種能模擬生物細胞集體遷移的機器人。研究為開發具有預先確定性行為的大規模機器人系統提供了一種替代方法,這類系統或比一些現有仿生系統具有更高的可擴展性和魯棒性。
經過設計的模塊化或群機器人系統可以模擬生物學行為,如自組裝、修復和搬運,但大部分系統需要集中控制或具有會限制系統能力和可擴展性的復雜設計。美國紐約哥倫比亞大學的Hod Lipson和同事設計的一款極簡系統可以減少這些限制。
這種機器人由簡單的盤狀“粒子”組成,相比復雜的機器人,研究人員認為這些機器人的制造更簡單,也易于形成規模。單個機器人粒子無法移動,只能像相機光圈那樣伸縮;但是松散聚集在一起后,程序能讓它們對單梯度信號(如光線)作出響應,并按照偏移模式振蕩,集體朝著刺激源移動。
研究人員用25個物理機器人粒子展示了移動、物體搬運以及向光刺激移動的行為,并用10萬個粒子的模擬實驗表明了該系統的可擴展性。此外,該系統還能搬運“失效粒子”——模擬預測,在20%粒子失效的情況下,系統仍能繼續運動。在傳統機器人系統中,單個個體的缺失有時會導致整個系統失效,而作者認為他們的機器人具有傳統機器人系統所沒有的可擴展控制和魯棒性。