Svärmrobotik

Svärm av Jasmine-mikrorobotar med öppen källkod som laddar upp sig själva
Ett team av iRobot Create- robotar vid Georgia Institute of Technology

Svärmrobotik är ett tillvägagångssätt för koordinering av flera robotar som ett system som består av ett stort antal mestadels enkla fysiska robotar . ″I en robotsvärm är robotarnas kollektiva beteende ett resultat av lokala interaktioner mellan robotarna och mellan robotarna och miljön där de verkar.″ Det antas att ett önskat kollektivt beteende uppstår ur interaktionerna mellan robotarna och interaktioner mellan robotarna . robotar med miljön. Detta tillvägagångssätt uppstod på området artificiell svärmintelligens , såväl som de biologiska studierna av insekter, myror och andra fält i naturen, där svärmbeteende förekommer.

Definition

Forskningen inom svärmrobotik är att studera designen av robotar, deras fysiska kropp och deras kontrollerande beteenden . Det är inspirerat men inte begränsat av det framväxande beteendet som observeras hos sociala insekter , som kallas svärmintelligens . Relativt enkla individuella regler kan producera en stor uppsättning komplexa svärmbeteenden . En nyckelkomponent är kommunikationen mellan medlemmarna i gruppen som bygger ett system med konstant återkoppling. Svärmbeteendet innebär ständig förändring av individer i samarbete med andra, såväl som hela gruppens beteende.

Till skillnad från distribuerade robotsystem i allmänhet, betonar svärmrobotik ett stort antal robotar och främjar skalbarhet , till exempel genom att endast använda lokal kommunikation. Den lokala kommunikationen kan till exempel uppnås med trådlösa överföringssystem, som radiofrekvens eller infraröd .

Mål och tillämpningar


Miniatyrisering och kostnad är nyckelfaktorer i svärmrobotik. Dessa är begränsningarna för att bygga stora grupper av robotar; därför bör enkelheten hos den individuella teammedlemmen betonas. Detta bör motivera ett svärmintelligent förhållningssätt för att uppnå meningsfullt beteende på svärmnivå, istället för individnivå. Mycket forskning har riktats mot detta mål om enkelhet på individuell robotnivå. Att kunna använda faktisk hårdvara i forskning av Swarm Robotics snarare än simuleringar gör att forskare kan stöta på och lösa många fler problem och bredda omfattningen av Swarm Research. Sålunda är utveckling av enkla robotar för Swarm-intelligensforskning en mycket viktig aspekt av området. Målen inkluderar att hålla kostnaderna för enskilda robotar låga för att möjliggöra skalbarhet , vilket gör varje medlem i svärmen mindre resurskrävande och mer energi-/energieffektiv.

Jämfört med enskilda robotar kan en svärm vanligtvis bryta ner sina givna uppdrag till sina deluppgifter; en svärm är mer robust mot partiell svärmmisslyckande och är mer flexibel med avseende på olika uppdrag.

Ett sådant svärmsystem är LIBOT Robotic System som involverar en lågkostnadsrobot byggd för svärmrobotik utomhus. Robotarna är också gjorda med utrustning för inomhusbruk via Wi-Fi, eftersom GPS-sensorerna ger dålig kommunikation inne i byggnader. Ett annat sådant försök är mikroroboten (Colias), byggd i Computer Intelligence Lab vid University of Lincoln, Storbritannien. Denna mikrorobot är byggd på ett 4 cm cirkulärt chassi och är en låg kostnad och öppen plattform för användning i en mängd olika Swarm Robotics-applikationer.

Ansökningar

Potentiella tillämpningar för svärmrobotik är många. De inkluderar uppgifter som kräver miniatyrisering ( nanorobotik , mikrobotik ), som distribuerade avkänningsuppgifter i mikromaskiner eller människokroppen. En av de mest lovande användningarna av svärmrobotik är i sök- och räddningsuppdrag . Svärmar av robotar av olika storlekar kan skickas till platser som räddningsarbetare inte kan nå säkert, för att utforska den okända miljön och lösa komplexa labyrinter via sensorer ombord. Å andra sidan kan svärmrobotik vara lämpad för uppgifter som kräver billig design, till exempel gruvdrift eller jordbruksskötseluppdrag.

Mer kontroversiellt kan svärmar av militära robotar bilda en autonom armé. Amerikanska sjöstyrkor har testat en svärm av autonoma båtar som kan styra och vidta offensiva åtgärder på egen hand. Båtarna är obemannade och kan förses med alla slags kit för att avskräcka och förstöra fiendens fartyg.

Under det syriska inbördeskriget rapporterade ryska styrkor i regionen attacker mot deras huvudsakliga flygvapenbas i landet av svärmar av fastvingade drönare laddade med sprängämnen.

De flesta ansträngningarna har fokuserat på relativt små grupper av maskiner. En svärm bestående av 1 024 individuella robotar demonstrerades dock av Harvard 2014, den största hittills.

En annan stor uppsättning applikationer kan lösas med hjälp av svärmar av mikroluftfordon , som också undersöks brett nuförtiden. I jämförelse med banbrytande studier av svärmar av flygande robotar som använder exakta rörelsefångningssystem i laboratorieförhållanden, kan nuvarande system som Shooting Star styra team av hundratals mikroflygfordon i utomhusmiljö med hjälp av GNSS -system (som GPS) eller till och med stabilisera dem använda lokaliseringssystem ombord där GPS inte är tillgängligt. Svärmar av mikroflygfordon har redan testats i uppgifter som autonom övervakning, plymspårning och spaning i en kompakt falang. Många arbeten på kooperativa svärmar av obemannade mark- och luftfarkoster har utförts med måltillämpningar av kooperativ miljöövervakning, samtidig lokalisering och kartläggning , konvojskydd och rörliga mållokalisering och spårning.

Dessutom har framsteg gjorts i tillämpningen av autonoma svärmar inom tillverkningsområdet, känd som svärm 3D-utskrift . Detta är särskilt användbart för produktion av stora strukturer och komponenter, där traditionell 3D-utskrift inte kan användas på grund av hårdvarustorleksbegränsningar. Miniatyrisering och massmobilisering gör att tillverkningssystemet kan uppnå skalinvarians , inte begränsat i effektiv byggvolym. Medan i sitt tidiga utvecklingsstadium kommersialiseras svärm 3D-utskrift för närvarande av nystartade företag. Med hjälp av Rapid Induction Printing-tillverkningsprocessen för metalltillsatser var Rosotics det första företaget att demonstrera svärm-3D-utskrift med en metallisk nyttolast, och det enda som uppnådde metallisk 3D-utskrift från en luftburen plattform.

Drönare svärmar

Drönarsvärmar används i målsökning, drönardisplayer och leverans. En drönareskärm använder vanligtvis flera, upplysta drönare på natten för en konstnärlig visning eller reklam. En drönarsvärm i leverans kan bära flera paket till en enda destination åt gången och övervinna enstaka drönares nyttolast och batteribegränsningar. En drönarsvärm kan genomföra olika flygformationer för att minska den totala energiförbrukningen på grund av dragkrafter.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Swarm_robotics&oldid=1140543273 "