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细胞机器人集体大搬迁,仿生物细胞群众体育机

也许你心目中的机器人像汽车人“大黄蜂”一样高大,但有一种机器人却由一个个小颗粒组成,这些颗粒一起行动,也会有意想不到的效果。

英国《自然》杂志20日发表了一项工程学最新突破:美国科学家团队研发了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人,可实现移动、搬运物体及向光刺激移动。该研究为开发具有预先确定性行为的大规模群体机器人系统提供了全新途径,且比已诞生的传统机器人和仿生系统具有更高的可扩展性。

《自然》近日发表的一篇论文描述了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人。研究为开发具有预先确定性行为的大规模机器人系统提供了一种替代方法,这类系统或比一些现有仿生系统具有更高的可扩展性和鲁棒性。

经过设计的模块化或群机器人系统,虽然可以模拟生物学行为,如自组装、修复和搬运,但大部分系统需要集中控制,或在设计上过于复杂而限制了系统的能力和可扩展性。

经过设计的模块化或群机器人系统可以模拟生物学行为,如自组装、修复和搬运,但大部分系统需要集中控制或具有会限制系统能力和可扩展性的复杂设计。美国纽约哥伦比亚大学的Hod Lipson和同事设计的一款极简系统可以减少这些限制。

鉴于此,美国哥伦比亚大学科学家霍徳·利普森及其同事设计的一款极简系统,可以减少这些限制。这种机器人由简单的盘状“粒子”组成,相比复杂的机器人,这些机器人的制造更为简单,也易于形成规模。

这种机器人由简单的盘状“粒子”组成,相比复杂的机器人,研究人员认为这些机器人的制造更简单,也易于形成规模。单个机器人粒子无法移动,只能像相机光圈那样伸缩;但是松散聚集在一起后,程序能让它们对单梯度信号作出响应,并按照偏移模式振荡,集体朝着刺激源移动。

单个机器人“粒子”并不能移动,只能像相机光圈那样伸缩;但当它们松散聚集在一起后,程序就能让它们对单梯度信号作出响应,并按照偏移模式振荡,集体朝着刺激源移动。

研究人员用25个物理机器人粒子展示了移动、物体搬运以及向光刺激移动的行为,并用10万个粒子的模拟实验表明了该系统的可扩展性。此外,该系统还能搬运“失效粒子”——模拟预测,在20%粒子失效的情况下,系统仍能继续运动。在传统机器人系统中,单个个体的缺失有时会导致整个系统失效,而作者认为他们的机器人具有传统机器人系统所没有的可扩展控制和鲁棒性。

测试中,研究人员用25个物理机器人“粒子”展示了移动、搬运物体以及向光刺激移动的行为,并用10万个“粒子”的模拟实验表明了该系统可扩展性。

此外,模拟预测在20%粒子失效的情况下,系统仍能继续运动。而在传统机器人系统中,单个个体的缺失经常会导致整个系统失效。德国马克斯·普朗克智能系统研究所科学家评价认为,这种全新机器人具有传统机器人系统所没有的可扩展控制和鲁棒性——这是一种抗干扰能力参数,也是在异常和危险情况下系统生存的关键。

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