Der Weg zur richtigen Stelle ist ihnen nicht einprogrammiert, sondern sie folgen dabei einfachen Regeln, wie ein Team um Michael Rubenstein von der Harvard-Universität in einer Studie berichtet.
Die Studie:
"Programmable self-assembly in a thousand-robot swarm" von Michael Rubenstein und Kollegen ist am 14.8. in "Science" erschienen.
Michael Rubinstein, Harvard University
Die Kilobots haben ein "K" geformt
"Kilobots" mit zwei Motoren
Bisher haben nur wenige Schwarmexperimente überhaupt die Anzahl von 100 Robotern überschritten. Schwärme von Ameisen, Fischen oder Vögeln bestehen oft aus erheblich mehr Tieren. "Diese Arbeit lässt das Ziel näher rücken, künstliche Schwärme mit den Fähigkeiten der natürlichen zu schaffen", schreiben Rubenstein und Kollegen.
Ihre "Kilobots" genannten Roboter sind etwas größer als eine Zwei-Euro-Münze. Sie stehen auf drei starren Beinchen und werden von zwei Vibrationsmotoren angetrieben. Laufen beide Motoren, bewegt sich der Kilobot geradeaus. Ist nur einer an, vollführt der Kilobot eine Kurvenbewegung.
Wenn die Roboterschar die Daten für die Form erhält, die sie bilden soll, beginnt der Vorgang mit vier Initialrobotern in einer Ecke der Form. Zufällig ausgewählte Roboter beginnen dann, am Rand der Robotertraube entlang zu laufen, bis sie zu den Initialrobotern gelangen. Nun kann der Kilobot ein Koordinatensystem errechnen, das ihm anzeigt, ob er sich innerhalb oder außerhalb der eingegebenen Form befindet.
Video der Kilobots (Harvard-Universität):
Fehler beheben durch Informationsaustausch
Die Miniroboter kommunizieren via Infrarotsender und -empfänger mit ihren Nachbarn und finden so ihren Platz in der Formation. Dabei hilft ihnen auch ein Gradient, den jeder Roboter ständig errechnet. Vereinfacht gesagt, zeigt der Gradient an, wie viele Reihen ihn von den Initialrobotern trennen. Der Kilobot bewegt sich nun so weit, bis er entweder die Grenze der Form erreicht oder einen Roboter mit gleichem Gradienten findet. Dort bleibt er stehen.
Um Behinderungen durch einzelne Roboter mit Fehlfunktionen zu vermeiden, führten Rubenstein und Kollegen einen Algorithmus ein, mit dem sich die Kilobots gegenseitig kontrollieren. Auf diese Weise können zum Beispiel Roboter, die an einer falschen Stelle stehen geblieben sind, auf ihren Fehler aufmerksam gemacht werden, damit sie ihn korrigieren.
"Allgemein gesprochen, können viele Fehler durch Informationsaustausch mit den Nachbarn erkannt werden; die kooperative Kontrolle war entscheidend, um große Schwarmexperimente ohne menschlichen Eingriff zu ermöglichen", schreiben die Wissenschaftler.
science.ORF.at/APA/dpa
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