Дрожь
Kilobot — недорогой роевой робот высотой 3,3 см. [1] разработан Радхикой Нагпал и Майклом Рубинштейном в Гарвардском университете . Они могут действовать группами до тысячи, выполняя команды, запрограммированные пользователями, которые не могут быть выполнены отдельными роботами. Проблема с исследованиями коллективов роботов заключается в том, что стоимость отдельных единиц высока. Общая стоимость деталей Kilobot составляет менее 15 долларов. Помимо низкой стоимости, он имеет такие применения, как коллективный транспорт, взаимодействие человека с стаей и самосборка форм. [2]
Разработка
[ редактировать ]В ноябре 2010 года Майкл Рубинштейн и Радхика Нагпал начали разработку Kilobot при поддержке Института биологической инженерии Висса и Национального научного фонда . Две основные цели конструкции Kilobot заключались в том, чтобы сохранить низкую стоимость, сохраняя при этом достаточную функциональность для выполнения множества коллективных задач. Одной из целей разработчика было позволить Килоботу запускать программу S-DASH:
S-ДАШ
[ редактировать ]-DASH ( масштабируемая , распределенная самосборка . и самовосстановление ) — это алгоритм , S разработанный для самосборки и самовосстановить коллективную форму. [3] S-DASH требует следующих возможностей:
- Движение вперед
- Вращение
- Связь с близлежащими подразделениями
- Измерьте расстояние между соседними объектами
- Достаточно памяти для запуска S-DASH
Для расширения возможностей применения Килобота в него были включены следующие дополнительные компоненты:
- Возможность измерения уровня окружающего освещения.
- Разрешить масштабируемые операции
Дизайн
[ редактировать ]Источником питания является перезаряжаемая литий-ионная батарея , которая может питать робота до 3–12 часов в зависимости от того, насколько активен робот. Они оснащены трехцветным светодиодом (красным, зеленым и синим), который отображает информацию пользователю. Колеса хоть и эффективны при передвижении, но стоят дорого, что существенно увеличивает стоимость каждой единицы. Одним из способов снижения стоимости было использование двух вибраторов для движения. Когда любой из них активирован, Килобот поворачивается со скоростью около 45° в секунду. Когда оба активированы, робот движется вперед со скоростью около 1 см/с. Робот стоит на 3 жестких ножках, которые приподнимают робота на 2 см над поверхностью. Отдельные роботы оснащены инфракрасным передатчиком и приемником, чтобы они могли общаться друг с другом. Передатчик робота посылает свет на поверхность, который отражается до приемника другого близлежащего робота, который затем выполняет команду на основе программы. Некоторыми недостатками этих методов связи и передвижения являются: область, на которой работает Килобот, ограничена плоскими поверхностями и невозможность точного перемещения на большие расстояния или в течение длительного периода времени. [4]
Приложения
[ редактировать ]
Теоретически, Килобот предназначен для имитации стаи насекомых, поскольку каждый Килобот работает вместе, выполняя задачи, которые не сработали бы на индивидуальном уровне. Килоботы способны к коллективному транспорту, то есть перемещению большого объекта за счет совместной работы. Коллективы килоботов также могут формировать различные фигуры с помощью S-DASH и восстанавливать их, если они были искажены. В зависимости от формы они также могут изменять ее масштаб. С помощью одной программы они моделировали насекомых, начиная с «домашнего» места, которым был некий стационарный килобот, и разбегаясь по территории в поисках «еды», которой был другой стационарный килобот. Когда ищущий килобот нашел «еду», он вернулся в «домашнее» место, чтобы оставить ее. Другая программа заставила группу роботов двигаться в ряд, следуя за роботом-лидером. Роботы следили за тем, чтобы они не уходили слишком далеко вперед, чтобы следующие роботы не отставали. Используя свои датчики, они также имеют возможность синхронизировать свое поведение, например, мигать светом. Используя подвесной инфракрасный контроллер и инфракрасные приемники, пользователь может выполнять масштабируемые операции. Это означает, что им не нужно подходить к каждому отдельному роботу для выполнения простых задач, таких как зарядка, программирование и запуск. [4]
Прием
[ редактировать ]Kilobot занял первое место в категории роуминга на конкурсе Африканской сети робототехники стоимостью 10 долларов США в 2012 году, в рамках которого инженерам предлагалось создать недорогих роботов для обучения детей в развивающихся странах. [5] Kilobot был создан с целью сделать дешевого роевого бота более доступным для широкой публики. Чтобы продолжить этот подход, дизайн Kilobots был сделан с открытым исходным кодом для некоммерческого использования. Также разработчики сотрудничали со швейцарским производителем K-team , благодаря чему их можно будет публично приобрести в образовательных или исследовательских целях.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Х. Хаманн, Swarm Robotics: формальный подход, Спрингер, Нью-Йорк, 2018.
- ^ «Проект Килобот» . Гарвардская группа по исследованию самоорганизующихся систем . Архивировано из оригинала 26 октября 2014 года . Проверено 29 октября 2014 г.
- ^ Шен, Вэй-Мин; Рубинштейн, Майкл (18 октября 2010 г.). «Автоматический масштабируемый выбор размера для формы распределенного роботизированного коллектива». 2010 Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам . стр. 508–513. CiteSeerX 10.1.1.298.8640 . дои : 10.1109/IROS.2010.5650906 . ISBN 978-1-4244-6674-0 . S2CID 108088 .
- ^ Перейти обратно: а б Рубинштейн, Майкл; Алер, Кристиан; Нагпал, Радхика (2012). «Килобот: недорогая масштабируемая роботизированная система для коллективного поведения» . 2012 Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации . стр. 3293–3298. дои : 10.1109/ICRA.2012.6224638 . ISBN 978-1-4673-1405-3 . S2CID 6458276 . Проверено 29 октября 2014 г.
- ^ Херст, Натан (29 сентября 2012 г.). «Эти роботы за 10 долларов изменят образование в области робототехники» . Проводной . Проверено 29 октября 2014 г.