Termite-inspirierte Roboter könnte zukünftige Bauarbeiter

Stellen Sie sich eine Flotte von Roboter-Bauarbeiter, die autonom Strukturen aufbauen und ohne Aufsicht oder bestimmten, vorher festgelegten Rollen harmonisch zusammenarbeiten können.

Forscher an der Harvard School of Engineering und angewandte Wissenschaften und Wyss Institut für biologisch inspirierte Engineering an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts, sind genau diese Art von Roboter Bautrupp entwerfen.

Die Ingenieure waren begeistert Millionen von Termiten übrigens arbeiten zusammen, um komplexe Hügel des Bodens hunderte Male ihre Größe zu bauen, ohne detaillierte Baupläne für die Strukturen. Stattdessen sagte die Kolonie Mitglieder Hinweise aus einander und ihrer Umgebung verwenden, um den Bauprozess zu führen, der Forscher. [Video: Termite-Bots: Bau-Technologie-Revolution?]

"Wir haben gelernt, diese unglaublichen Dinge diese winzigen Insekten aufbauen können und sagte:" fantastisch. Jetzt wie wir erstellen und Programmieren von Robotern, die auf ähnliche Weise funktionieren aber bauen was Menschen wollen? "" Studie leitende Autor Justin Werfel, ein Forscher am Institut Wyss, sagte in einer Erklärung.

Menschlichen Bauarbeiter arbeiten in der Regel in ein hierarchisches System mit Vorarbeiter Verwaltung Fachkräfte, einen detaillierten Plan durchzuführen.

"In Insekten Kolonien ist es nicht als ob die Königin ihnen alle einzelnen Anweisungen gibt," sagte Werfel. "Jeder Termite weiß nicht, was die anderen tun oder was der aktuellen Gesamtzustand des Grabhügels ist."

Teamarbeit zahlt sich aus

Die Forscher verbrachte vier Jahre entwickelt ein Team von kleinen Robotern, genannt TERMES, die autonom komplizierte, dreidimensionale Strukturen aufbauen können – Türme, Burgen und Pyramiden, zum Beispiel – aus Schaum Ziegeln. Jeder Roboter führt Teil des Bauprozesses parallel zu seinen Teamkollegen, aber keiner der Arbeiter haben eine vorgeschriebene Rolle, was bedeutet, wenn einer der Roboter bricht oder zu lassen hat, Fortschritte in der Gesamtstruktur nicht beeinträchtigt wird.

Jeder Roboter ist mit Sensoren ausgestattet, um das Vorhandensein von einem Ziegelstein oder einem anderen Roboter auf seinem Weg zu erkennen. Wenn der Roboter einen Ziegelstein spürt, kann es heben und die Ladung an den nächsten freien Platz auf der Baustelle zu hinterlegen.

Die Roboter sind so programmiert, entlang eines Rasters bewegen, und sie folgen "Verkehrsregeln", die diktieren, wo sie sich bewegen und Ziegel, basierend auf die spezifische Struktur.

"Nur Verkehrsfluss können in einer Richtung zwischen zwei angrenzenden Websites, die einen Fluss von Robotern und Material durch die Struktur hält," sagte Werfel. "Sicherheits-Checks umfassen einen Roboter mit Blick auf die Seiten sofort um sich selbst und achten, wo die Ziegel sind bereits und wo andere werden sollen sicherstellen, dass bestimmte Bedingungen in diesem lokalen Bereich sind zufrieden."

Diese Art von kollektiver Intelligenz bedeutet auch, dass die gleichen Anweisungen von einem kleinen Team von fünf Robotern oder eine viel größere Besatzung von 500 durchgeführt werden können, sagte der Forscher. In der Zukunft ähnliche Robotersysteme für Bauvorhaben gelten als zu gefährlich für den Menschen genutzt werden, oder für einfache Bauaufgaben auf dem Mars, sagte der Forscher.

"Während das ist wahrscheinlich ein langer Weg, eine kurzfristigere Anwendung könnte etwas sein wie der Bau der Dämme aus Sandsäcke für den Hochwasserschutz," sagte Werfel.

Das Robot-System auch angepasst werden könnte einen zentralen Controller enthalten, die notwendig sein sollte, sagten die Forscher. Zum Beispiel, wenn die Roboter in einer gefährlichen oder remote arbeiten, kann es für einen menschlichen Betreuer überwacht den Fortschritt und die Effizienz der Roboter Bautrupp vorzuziehen.

"Es kann sein, dass am Ende Sie etwas zwischen der zentralen und dezentralen System – aber wir haben bewiesen, dass die äußersten Ende der Skala: sein kann, genau wie die Termiten" Hauptforscher Radhika Nagpal, Professor für Informatik an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences, sagte in einer Erklärung. " Und aus Sicht der Termiten, es funktioniert sehr gut."

Die Forschung wurde in einer Studie detailliert veröffentlichten heute online (13 Februar) in der Fachzeitschrift Science.

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