Как Работают Килоботы

{h1}

Килоботы - это маленькие роботы, которых вы можете построить самостоятельно всего за 15 долларов. Узнайте о килоботах и ​​что нужно сделать, чтобы сделать один.

После того, как вы проведете очень веселую кулинарную вечеринку с друзьями, вы начнете менее увлекательный процесс уборки. Несмотря на вашу решимость, вы, вероятно, оставите несколько крошек позади - и остатки вашего приготовления пищи на заднем дворе, вероятно, соберут одну из лучших команд природы.

Это начинается с роя голодных муравьев, продвигающихся к груде измельченных картофельных чипсов на цементе. Кусочки за штукой муравьи собирают крошки, чтобы отнести их обратно в гнездо. Крошечные насекомые работают вместе, помогая поднять кусочки в несколько раз больше их размера. Действуя коллективно, они достигают того, что один человек не может сделать в одиночку.

Что если бы мы могли создавать роботов, подобных этим муравьям, способных работать как независимо, так и в целом? По большей части создание маленьких армий роботов было дорогостоящим и отнимало много времени, что заставляло ученых придерживаться компьютерного моделирования реальных вещей.

Войти Kilobots, Исследователи из Гарвардского университета создали маленьких ботов в надежде создать простой и дешевый способ тестирования алгоритмы - или запрограммированные шаги для решения проблем - через группу из множества роботов. По состоянию на март 2012 года группа создала небольшие скопления килоботов, с большей целью создать килобит килоботов: коллектив из 1024 человек (и где проект получил свое название) [источник: Рубенштейн].

Эти простые машины могут помочь в тестировании и разработке сложных моделей поведения других роботов. Сторонники Kilobot говорят, что система могла бы точно настроить роботов, которые находят и спасают людей из разрушенных зданий или, возможно, помогают в очистке липких масляных шариков от загрязненной окружающей среды.

Думайте о килоботах как о испытательном флоте: они не обязательно будут обладать такими качествами, как колеса, которые будут у других машин. Скорее, это игровая площадка, где ученые могут экспериментировать и решать любые проблемы с их программированием, прежде чем потратить свои исследовательские доллары на более крупных и более сложных роботов.

Создание роя

Командование одним роботом к действию может быть нелегким, но заставить всю группу работать с одинаковой точностью не так просто - или дешево.

Одним из самых больших преимуществ Kilobots является их простой дизайн и низкая цена. Майкл Рубинштейн, который помогал в разработке роботов с другими исследователями из Гарвардского университета, говорит, что сокращение затрат и сокращение времени сборки было приоритетом.

Каждый компонент имеет базовое назначение, будь то перемещение или передача сигналов своим механическим собеседникам поблизости. Килоботы уникальны тем, что они остаются в «спящем режиме» до тех пор, пока не будут вызваны верхним контроллером. Человек может включить целый рой килоботов, отправив один сигнал, в отличие от ручного включения каждого робота.

Если 1,3-дюймовый (33-миллиметровый) килобот - это то, чего хочет ваше сердце, вот основной список того, что вам нужно, чтобы воплотить его в жизнь [источники: Rubenstein et al., K-Team Corp.]:

  • Круглая печатная плата (PCB), которая служит основанием робота
  • Аккумуляторная литий-ионная батарея со сроком службы от 3 до 10 часов
  • Два вибрирующих мотора, которые перемещают робота по кругу и по прямой (тот же принцип, который заставляет сотовый телефон перемещаться по столу при вибрации)
  • Три жестких ножки для поддержки, которые поднимают робота примерно на четыре пятых дюйма (2 сантиметра) над заданной поверхностью
  • Многонаправленный передатчик и приемник инфракрасного света, расположенный на нижней части робота
  • Светодиодный индикатор, способный сигнализировать красный, зеленый и синий
  • Контроллер верхнего уровня для передачи сообщений через инфракрасные сигналы на расстоянии около 3 футов (1 метра) ниже устройства
  • Станция управления - компьютер для ввода команд
  • Зарядная станция
  • В основном плоская поверхность, идеально подходящая для отражения инфракрасного света (обычно белая поверхность)

Сделано с этим DIY? Давайте погрузимся в то, что на самом деле могут делать килоботы.

Биты и Боты

Детали для каждого килобота стоят менее чем на 15 долларов - примерно в 10 раз дешевле, чем наименее дорогие коллективные роботы с 2012 года [источник: Rubenstein et al.]. На сборку одного робота уходит около пяти минут. А для специалистов в области программирования и робототехники проект этих базовых роботов является открытым исходным кодом, что означает, что шаги доступны для любого пользователя. Компания под названием K-Team Corporation также продает собранные килоботы.

Килоботы в действии

Килобот слева передает сигнал, отскакивая его от стола к Килоботу справа, который принимает его.

Килобот слева передает сигнал, отскакивая его от стола к Килоботу справа, который принимает его.

Мы говорили это раньше. Скажем еще раз: килоботы созданы для того, чтобы быть лучшим тестером алгоритмов.

Допустим, сотрудники службы спасения хотят доставить роботов на место происшествия для поисково-спасательной миссии. Им нужно знать, насколько хорошо машины могут общаться друг с другом. Именно здесь килоботы особенно полезны в качестве тестовых манекенов.

Каждый робот может передавать инфракрасный сигнал с земли другому боту, находящемуся рядом с ним, позволяя ему почувствовать, где он находится по отношению к другим в рое (см. Рисунок). Подавление этого сигнала может также гарантировать, что соседние роботы находятся на той же странице, когда и как предполагается, что задача должна быть выполнена. Знание того, где находятся другие роботы, очень важно, когда нужно найти объекты в заданной среде и вернуть их на домашнюю базу.

На сегодняшний день существует три основных типа поведения роя, которые освоили килоботы: добыча пищи, контроль пласта и синхронизация.

Foraging Вот как это звучит: командовать несколькими роботами, чтобы рассеяться и исследовать область вокруг них. С килоботами идея состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для сбора корма в определенном месте. Вот где сигнализация другим в рое пригодится. Майкл Рубенштейн, исследователь, который помогал проектировать роботов, говорит, что поиск пищи как группы гораздо более эффективен, чем индивидуальная, особенно в экстренных ситуациях.

«Если в результате землетрясения рухнуло здание, и в этом здании застрял человек - если вы отправите одного робота, то нахождение этого человека может занять гораздо больше времени, чем если бы вы послали большую группу роботов, чтобы найти этого человека».," он говорит. Хотя рухнувшее здание и плоская белая доска - абсолютно разные среды, алгоритмы, используемые для навигации по обоим направлениям, похожи.

Еще одна важная часть эффективных роев контроль пластаспособность вести себя в унисон или в определенной части роя. Поддерживая связь друг с другом, килоботы обладают виртуальным датчиком положения, который дает каждому реалистичное ощущение своего положения в группе. Вместо того чтобы использовать аппаратное обеспечение для достижения этой цели, килоботы обходятся базовым программным обеспечением и более продвинутыми алгоритмами. Выполнение сложного поведения с использованием как можно меньшего количества оборудования охватывает дух килоботов.

В системе, где каждый робот должен находиться на одной странице, синхронизация вопросы. Если часть роя должна выполнить задание в течение определенного промежутка времени, а затем переключиться на другие секунды спустя, у всей группы должны быть одинаковые внутренние часы. Один из способов визуализировать это состоит в том, чтобы представить рой в 1000 килоботов, каждый из которых использует свой светодиодный свет для представления пикселя в большом видео, которое можно просматривать сверху. Чтобы знать, какой цвет сигнализировать в любой момент времени, каждый килобот должен использовать одни и те же часы.

Малый бот, большой удар

Несмотря на то, что они любимцы академических кругов, килоботы обещают себя и в реальном мире. Они рисуют какие-то доски. Скажите, что некоторые вдохновенные мечты исследователей о создании роя роботов-насекомых для опыления сельскохозяйственных культур. Сначала он или она выиграют от тестирования килоботов.

Миниатюрные боты также могут пролить свет на разведка рояили коллективное поведение группы, и как лучше управлять большими бандами роботов.

Возьмите коллективный транспорт, например. Муравьи применяют поведение, чтобы нести продукты питания (например, крошки картофельных чипсов) обратно в свое гнездо. Исследователи узнали, что определенные люди - муравьи и роботы - играют особую роль в этом процессе. Некоторые могут создать цепочечный путь, который ведет фуражиров обратно в гнездо, в то время как другие отвечают за совместную работу по переносу объекта из одного места в другое. На арене Kilobot тестирование по тому же принципу может помочь школьным роботам в том, как выявлять и устранять проблемы в конкретной среде, например, при разливе нефти.

Они также могут пригодиться для создания более совершенных карт или снимков окружающей среды. Роботы могли бы сделать это, исследуя область и создавая пространственную карту для справки. Другие задания могут включать опыление посевов или ведение поисково-спасательных операций [источник: Раттер].

Майкл Рубенштейн, один из ученых, создавших Kilobots, говорит, что будущие исследования будут сосредоточены на разработке новых алгоритмов, облегчающих контроль над роем. Программирование роботов для выполнения коллективных действий по транспортировке и поиск способов создания полезных фигур из роботов (например, свернутой части здания) остаются приоритетами. Кто знает, может быть, Kilobots вдохновит роботов, которые напоминают фаворитов научной фантастики Трансформеры. Идея состоит в том, чтобы иметь умных, меньших по размеру роботов, которые могут соединяться, образуя более мощный и мощный.

Тем не менее, Рубенштейн говорит, что есть много возможностей для совершенствования. Создание робота из 1000 человек заняло время. И хотя килоботы могут самокорректироваться, им не хватает точности при путешествии на большие расстояния.

Примечание автора

Муравьи роятся в объекте, в несколько раз превышающем его размеры, и легко поднимают его (или кажется, что так). Но мы пропускаем целый уровень коммуникации, если не присматриваться. Если нам нужны интеллектуальные машины с аналогичными возможностями, мы должны взять некоторые советы от природы. Больше всего меня удивило, когда я писал о Kilobots, не сами роботы, а уровень детализации, необходимый для работы программ и алгоритмов. Килоботы только скользят по поверхности, когда дело доходит до захватывающих идей, которые исследуют исследователи. Эти крошечные механические армии служат напоминанием о том, насколько аккуратен и сложен мир, и как пытаться понять его - наполовину удовольствие.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com