WikiDer > Килобот

Kilobot

В Килобот это недорогой рой робот[1] разработан Радхика Нагпал и Майкл Рубинштейн в Гарвардский университет. Они могут действовать группами до тысячи, чтобы выполнять 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 запчастей Kilobot составляет менее 15 долларов. Помимо низкой стоимости, у него есть такие приложения, как коллективный транспорт, взаимодействие человека и стаи и самосборка формы.[2]

Разработка

В ноябре 2010 г. Майкл Рубинштейн и Радхика Нагпал начал разработку Kilobot при поддержке Институт Висс по биологической инженерии и Национальный фонд науки. Две основные цели дизайна Kilobot заключались в том, чтобы сохранить низкую стоимость, имея при этом достаточную функциональность для выполнения множества коллективных задач. Одна из целей разработчика заключалась в том, чтобы разрешить Kilobot запускать программу S-DASH:

S-DASH

S-DASH (sвызываемый, dраспространяется самостоятельноасборка и sэльфчасealing) - это алгоритм, разработанный для самосборки и самовосстановления коллективной формы.[3]S-DASH требует следующих возможностей:

  • Движение вперед
  • Вращение
  • Связь с ближайшими юнитами
  • Измерьте расстояние между соседними объектами
  • Достаточно памяти для запуска S-DASH

Чтобы расширить возможности Kilobot, были включены следующие дополнительные компоненты:

  • Возможность измерения уровня внешней освещенности
  • Разрешить масштабируемые операции

Дизайн

Источник питания - аккумуляторная литий-ионный аккумулятор которые могут приводить робота в действие до 3–12 часов в зависимости от того, насколько активен робот. Они имеют три цвета (красный, зеленый и синий). ВЕЛ который отображает информацию для пользователя. Хотя колеса эффективны при движении, они дороги, что значительно увеличивает стоимость каждой единицы. Одним из способов снижения стоимости было использование двух вибраторов для передвижения. Когда любой из них активирован, Kilobot поворачивается со скоростью около 45 ° в секунду. Когда оба активированы, робот движется вперед со скоростью примерно 1 см / с. Робот стоит на 3 жестких ножках, которые поднимают робота на 2 см над поверхностью. Отдельные роботы оснащены инфракрасным передатчиком и приемником, чтобы они могли общаться друг с другом. Передатчик робота посылает свет к поверхности, который отражается до приемника другого ближайшего робота, который затем выполняет команду, основанную на программе. Некоторые недостатки этих методов связи и передвижения: область, на которой работает Kilobot, ограничена плоскими поверхностями и невозможность точно перемещаться на большие расстояния или в течение длительного периода времени.[4]

Приложения

Теоретически килобот предназначен для имитации стаи насекомых, поскольку каждый килобот работает вместе с целым для выполнения задач, которые не будут работать на индивидуальном уровне. Килоботы могут выполнять коллективный транспорт, то есть перемещение большого объекта за счет совместной работы. Коллективы килоботов также могут формировать разные формы с помощью S-DASH и восстанавливать их в случае искажения. В зависимости от формы они также могут изменять ее масштаб. С помощью одной программы они имитировали насекомых, начиная с «домашнего» места, которым был некий стационарный килобот, и разбегались по местности в поисках «еды», которым был другой стационарный килобот. Когда ищущий килобот нашел «еду», он отправился обратно в «домашнее» место, чтобы выбросить ее. Другая программа заставила группу роботов двигаться по очереди, следуя за роботом-лидером. Роботы позаботились о том, чтобы они не ушли слишком далеко вперед, чтобы следующие роботы не отставали. Используя свои датчики, они также могут синхронизировать свое поведение, например мигать светом. Используя накладной инфракрасный контроллер и инфракрасные приемники, пользователь может выполнять масштабируемые операции. Это означает, что им не нужно обращаться к каждому отдельному роботу для выполнения простых задач, таких как зарядка, программирование и запуск.[4]

Прием

Kilobot занял первое место в категории роуминга на конкурсе "Дизайн роботов" African Robotics Network за 10 долларов в 2012 году, в котором инженерам предлагалось создать недорогих роботов для обучения детей в развивающихся странах.[5]Kilobot был создан с целью сделать дешевый рой-бот более доступным для широкой публики. Чтобы сохранить этот образ мышления, дизайн Kilobots был открыт для некоммерческого использования. Также разработчики сотрудничали с K-команда, швейцарского производителя, чтобы их можно было приобретать публично в образовательных или исследовательских целях.

Рекомендации

  1. ^ Х. Хаманн, Swarm Robotics: формальный подход, Спрингер, Нью-Йорк, 2018.
  2. ^ «Проект Килобот». Гарвардская группа исследований самоорганизующихся систем. Получено 29 октября 2014.
  3. ^ Шэнь, Вэй-Минь; Рубинштейн, Майкл (18 октября 2010 г.). «Автоматический масштабируемый выбор размера для формы распределенного роботизированного коллектива». Интеллектуальные роботы и системы (IROS), Международная конференция IEEE / RSJ 2010 г.: 508–513. CiteSeerX 10.1.1.298.8640. Дои:10.1109 / IROS.2010.5650906. ISBN 978-1-4244-6674-0.
  4. ^ 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: 3293–3298. Дои:10.1109 / ICRA.2012.6224638. ISBN 978-1-4673-1405-3. Получено 29 октября 2014.
  5. ^ Херст, Натан (29 сентября 2012). «Эти роботы за 10 долларов изменят образование в области робототехники». Проводной. Получено 29 октября 2014.