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【前沿】EPFL研究小组发明“蚂蚁”机器人!

时间:2019-07-11 来源:机器人在线

EPFL的一个研究小组受蚂蚁启发开发出仅有10克的小型机器人:它们可以互相交流,相互分配角色,共同完成复杂的任务。这些可重新配置的机器人结构简单,可以用跳跃和爬行来探索不平坦的表面。研究人员刚刚在《自然》杂志上发表了他们的研究成果。



单独而言,蚂蚁只有有限的力量和智慧。然而,作为一个群体,它们可以使用复杂的策略来完成复杂的任务并躲避更大的捕食者。


在EPFL,Jamie Paik教授实验室的机器人研究人员已经重现了这一现象,他们开发出的微型机器人在个体层面上显示的物理智能最小,但能够进行交流和集体行动。尽管设计简单,重量只有10克,但每个机器人都有多种运动模式,可以在任何类型的表面上导航。总的来说,他们能够快速地发现和克服障碍物,移动比他们自身更大更重的物体。相关研究已发表在《自然》杂志上。


(照片:Marc Delachaux/EPFL)


以蚂蚁为灵感的机器人

这三条腿,外形像T形折纸的机器人被称为部族。它们可以在几分钟内通过折叠一堆薄的多材料板进行组装,使之适合大规模生产。完全自主和不受约束的摩擦片配有红外和接近传感器,用于检测和通信。根据应用情况,它们可以容纳更多的传感器。


他们的动作模仿蚂蚁的动作。这些昆虫通常会爬行,但为了躲避捕食者,它们会从一片叶子跳到另一片叶子上,”第一作者珍妮斯贝克·扎克波夫说。Tribots通过优雅的折纸设计复制了这种弹射机制,这种设计结合了多个形状记忆合金执行器。因此,一个机器人可以产生五种不同的运动步态:垂直跳跃、水平跳跃、翻筋斗以清除障碍物、在有纹理的地形上行走和在平坦的表面爬行——就像这些具有创造性的弹性蚂蚁一样。


不同的角色:领导者、员工和资源管理者

尽管每个机器人具有相同的解剖结构,但根据具体情况,每个机器人都被分配一个特定的角色。“探险者”探测他们前进道路上的物理障碍物,如物体、山谷和山脉。在发现障碍物后,他们会通知其他人。然后,“领导”给出指示。与此同时,“工人”们集中力量移动物体。“每一个部落,就像齿状突蚂蚁一样,可以有不同的角色。然而,当面临新的任务或未知的环境时,甚至当其他成员丢失时,他们也可以立即扮演新的角色。这超出了真正的蚂蚁所能做的,”派克说。



未来的应用

在实际情况下,例如紧急搜索任务中,机器人成员可以集体部署。多亏了他们的多机车和多代理通信能力,他们可以在不依赖GPS或视觉反馈的情况下快速定位目标。


“由于它们可以大量制造和部署,因此有一些‘伤亡’不会影响任务的成功,”派克补充说,“凭借它们独特的集体智能,我们的微型机器人可以表现出对未知环境的更好的适应性;因此,对于某些特定的环境,我们的小型机器人可以表现出更好的适应性。”在执行任务时,它们的性能将优于更大、更强大的机器人。”


这项工作是EPFL和大阪大学共同合作的结果。

关键字: 机器人 前沿科技
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