Roboter "Armee" kann in 3D Formationen schwärmen.

Wie eine Armee von Miniatur-Roboter mit einem hochwirksamen Feldwebel können 1.024 Münzwert Maschinen in akribischer Formation zum Erstellen von dreidimensionaler Formen Rennen.

Forscher an der Harvard University haben erfolgreich eine riesige Horde von kleinen Bots aufgebaut, mit denen Infrarot-Leuchten und Vibrationsmotoren zusammen wie Insekten Schwarm.

Den Spitznamen Kilobot, diese kleinen Maschinen messen ungefähr Zoll (2.5 Zentimeter) über (ungefähr das gleiche wie ein Viertel), und stehen nur drei Viertel eines Zoll (2 cm) über dem Boden (etwa so hoch wie ein Pfennig auf seinem Rand). Aber trotz ihrer Abmessungen der Kilobot große Dinge vollbringen können. Durch die Koordination ihrer Bewegungen, kommen Hunderte dieser Maschinen zusammen, um dreidimensionale Formen bilden.

Diese koordinierte Bemühungen imitiert das Verhalten von Ameisen, Bienen und andere Insekten, die in großer Zahl, komplexe Strukturen wie Kolonien, Brücken und Flöße bauen zusammenarbeiten. Aber im Gegensatz zu Fehlern, diese Bots werden nicht geboren Teamplayer. Forscher programmieren jeder Roboter mit fortschrittlichen Algorithmen, die auf seine eigenen während gleichzeitig miteinander kommunizieren Bots um ihn herum bewegen zu können. [Sehen Sie ein Video von der Kilobot in Aktion]

Die Kilobot

Die Roboter sind einfache, kostenlose vieler Sensoren und State-of-the-Art-Hardware in der Regel auf andere Bots gefunden. Während das bedeutet, dass die Kilobot etwas in der Funktion eingeschränkt sind – sie haben Mühe, die zum Beispiel in einer geraden Linie bewegen – es bedeutet auch, dass jeder Bot billig und einfach zu bauen, sagte Michael Rubenstein, postdoctoral Fellow an der Harvard University und leitende Forscher für das Kilobot-Projekt.

In der Vergangenheit war einen Schwarm riesiger Roboter bauen für Forscher nicht in Frage wegen der Zeit und Geld, was es kosten würde, um jeder Bot entwickeln Rubenstein sagte. Aber bei $14 pro Stück, die Kilobot sind ein Schnäppchen. Und jeder Bot dauert nur 5 Minuten zu montieren, so die Forscher.

Derzeit arbeiten die Kilobot nur zusammen zu 3D Formen — der Buchstabe "K" ist ihr Favorit. Sie können sich auch in gemeinsamen Werkzeuge wie Schraubenschlüssel und Schlüssel umwandeln.

"In Zukunft möchten wir [die Kilobot] etwas funktionell zu tun, aber sie sind vorerst nur eine Forschungsplattform" Rubenstein sagte Leben Wissenschaft.

Aber Rubenstein und seine Kollegen haben große Pläne für ihre kleinen Roboter. Eines Tages, sie möchte die Bots funktionieren als "programmierbare Materie," basiert auf einem Konzept ähnlich wie 3D-Druck – nur ohne den Drucker, sagte er.

Roboter der Zukunft

Im 3D-Druck, Sie sagen einem Drucker welche Form Sie es machen wollen, und es es in Kunststoff Filament produziert, sagte Rubenstein. Aber wenn Sie mit programmierbaren Robotern zu tun haben, Verhalten sich die Roboter wie das Filament. Das heißt, Sie sagen einem Schwarm von Bots, welche Form Sie nehmen sollen, und sie zusammen kommen, um das 3D Objekt zu bilden, sagte er.

Und programmierbare Roboter Einsatzmöglichkeiten haben, die die Möglichkeiten des durchschnittlichen 3D-Druckers überschreiten, Rubenstein festgestellt. Zum Beispiel sagte er, Kilobot im Raum eines Tages verwendet werden könnten.

"Wenn ein Astronaut Mars geht, sie gehen alle ihre Werkzeuge mit ihnen bringen," sagte Rubenstein. "Traditionell, brächte sie einen riesigen Werkzeugkasten mit allen Werkzeugen, die sie benötigen. Aber vorstellen, wenn stattdessen können sie nur eine kleine Box von Robotern zu bringen und machen jedes Tool, das sie wollen aus dieser Roboter. " [Infografik: Schritte auf dem Weg zum programmierbare Materie]

Diese Out-of-this-Welt-Idee ist natürlich genau das – eine Idee. Die Forscher entwickeln noch die Algorithmen, die eine Kilobot Weltraumreise möglich machen könnte.

Die Macht des Schwarms

Aber auch mit den Algorithmen, die bereits entwickelt wurden, Rubenstein und seine Kollegen einen wesentlichen Beitrag auf dem Gebiet der Robotik, gemacht, sagte James McLurkin, Professor für Informatik an der Rice University in Texas. McLurkin war nicht das Kilobot-Projekt beteiligt, aber er hat die Bots in Aktion zu beobachten.

"Große Gruppen von Robotern gemeinsam Probleme grundlegend unterschiedlich lösen können," sagte McLurkin Leben Wissenschaft. "Das Ziel, das wir versuchen zu bewegen, nach vorne ist das Verständnis der Beziehung zwischen einfachen, lokalen Interaktionen und komplexe Gruppe Verhalten."

Roboter, die als Individuen und Team-Player funktionieren kann sind weit vielseitiger als Roboter, die nur unabhängig, Verhalten sich McLurkin sagte. Schwärmen Roboter kann in unterschiedliche Art und Weise verwendet werden sagte er, von Unterwasser oder außerirdische Gelände zuordnen, auf der Suche nach Opfern von Erdbeben oder anderen Katastrophen.

"Es gibt ein paar Klassen von Aufgaben, die ideal für eine große Anzahl von Robotern sind: Aufgaben du Roboter über einen großen geografischen Bereich, wie Suche und Exploration und Aufgaben verteilt wo du viele Operationen zur gleichen Zeit musst, musst wie im Baugewerbe," McLurkin sagte.

McLurkin, der auch die Roboteringenieur in Residence an Manhattans Museum für Mathematik (MoMath), entwickelt derzeit eine interaktive Ausstellung für Kinder, soll zeigen, wie mächtig (und nützliche) kleine Roboter, wenn sein können sie eine Seite aus schwärmen Fehler nehmen.

Die neue Forschung wurde online veröffentlicht heute (14. August) in der Fachzeitschrift Science.

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