science >> Wetenschap > >> anders

Hoe Kilobots werken

Maak kennis met de Kilobot. Met de klok mee vanaf de linkerbovenhoek, je kijkt naar de top, onderkant, zij- en vooraanzichten, respectievelijk. Je kunt ook de verschillende onderdelen van een Kilobot zien:A) vibratiemotoren, B) lithium-ionbatterij, C) steunpoten, D) infrarood zender/ontvanger en E) LED. Bekijk meer robotfoto's. Afbeelding met dank aan Michael Rubenstein, Nicholas Hoff en Radhika Nagpal

Na het hosten van een uiterst leuke achtertuin cookout met vrienden, je begint het minder leuke opruimproces. Ondanks je vastberadenheid, je zult waarschijnlijk een paar kruimels achterlaten - en de overblijfselen van je cookout in de achtertuin zullen waarschijnlijk een van de beste teams van de natuur trekken.

Het begint met een zwerm hongerige mieren die oprukken naar de stapel geplette aardappelchips op het cement. Stuk voor stuk, de mieren verzamelen de kruimels om terug naar het nest te dragen. De kleine insecten werken samen, helpen bij het optillen van stukjes die meerdere keren zo groot zijn. Gezamenlijk optreden, ze bereiken wat één persoon in zijn eentje niet kan.

Wat als we robots zoals deze mieren zouden kunnen ontwerpen, zowel zelfstandig als in een groter geheel kunnen werken? Voor het grootste gedeelte, het creëren van kleine legers van robots is duur en tijdrovend geweest, leidende wetenschappers om zich te houden aan computersimulaties boven het echte werk.

Binnenkomen Kilobots . Onderzoekers van de universiteit van Harvard hebben de kleine bots gemaakt in de hoop een gemakkelijke en goedkope manier te creëren om te testen algoritmen -- of geprogrammeerde stappen om problemen op te lossen -- in een groep van vele robots. Met ingang van maart 2012 de groep had kleine zwermen Kilobots gecreëerd, met een groter doel om een "kilobit" van Kilobots te bouwen:een collectief van 1, 024 personen (en waar het project zijn naam aan ontleent) [bron:Rubenstein].

Deze eenvoudige machines kunnen helpen bij het testen en ontwikkelen van complex gedrag in andere soorten robots. Aanhangers van Kilobot zeggen dat het systeem robots kan verfijnen die mensen vinden en redden uit ingestorte gebouwen of mogelijk helpen bij het opruimen van kleverige oliebollen uit vervuilde omgevingen.

Zie Kilobots als een testvloot:ze zullen niet noodzakelijkerwijs de kwaliteiten bezitten - zoals wielen - die andere machines zullen hebben. Liever, ze zijn de speeltuin waar wetenschappers kunnen experimenteren en eventuele problemen met hun programmering kunnen oplossen voordat ze hun onderzoeksdollars in grotere, complexere robots.

Inhoud

Een zwerm maken
Kilobots in actie
kleine bot, Grote impact
Opmerking van de auteur

Een zwerm maken

Een robot opdracht geven tot actie kan een makkie zijn, maar een hele groep met dezelfde precisie laten werken is niet zo eenvoudig - of goedkoop.

Een van de grootste voordelen van Kilobots is hun eenvoudige ontwerp en lage prijs. Michaël Rubenstein, die samen met andere onderzoekers van Harvard University de robots heeft helpen ontwikkelen, zegt dat het een prioriteit was om de kosten en de montagetijd laag te houden.

Elk onderdeel heeft een basisgebruik, of het nu beweegt of signaleert naar zijn mechanische vrienden in de buurt. Kilobots zijn uniek omdat ze in de "slaapmodus" blijven totdat ze worden opgeroepen door de overheadcontroller. Een persoon kan een hele zwerm Kilobots "aanzetten" door één signaal uit te zenden -- in plaats van elke robot handmatig "aan" te zetten.

Als een 1,3-inch (33 millimeter) Kilobot is wat je hartje begeert, hier is een basislijst van wat je nodig hebt om er een tot leven te brengen [bronnen:Rubenstein et al., K-Team Corp.]:

In de omgeving van, printplaat (PCB) die dient als basis van de robot
Een oplaadbare lithium-ionbatterij, met een levensduur tussen de drie en 10 uur
Twee trilmotoren die de robot in cirkels en in een rechte lijn verplaatsen (hetzelfde principe dat een mobiele telefoon over een tafel laat bewegen als deze trilt)
Drie stijve poten voor ondersteuning die de robot ongeveer twee centimeter boven een bepaald oppervlak tillen
Een multidirectionele infraroodlichtzender en -ontvanger, bevindt zich aan de onderkant van de robot
Een LED-lamp, in staat om rood te signaleren, groen en blauw
Een overheadcontroller om berichten uit te zenden via infraroodsignalen binnen een diameter van ongeveer 1 meter onder het apparaat
Een controlestation -- een computer om commando's in te voeren
Een laadstation
Een grotendeels vlak gebied dat ideaal is voor het reflecteren van infrarood licht (meestal een wit oppervlak)

Klaar met die doe-het-zelf? Laten we eens kijken naar wat Kilobots eigenlijk kunnen doen.

Bits en Bots

De onderdelen voor elke Kilobot kosten minder dan $ 15 - ongeveer 10 keer goedkoper dan de goedkoopste collectieve robots vanaf 2012 [bron:Rubenstein et al.]. Een robot heeft ongeveer vijf minuten nodig om te monteren. En voor de programmeer- en robotica-experts die er zijn, de blauwdruk voor deze basisrobots is open source, wat betekent dat de stappen voor iedereen beschikbaar zijn. Een bedrijf genaamd K-Team Corporation verkoopt ook geassembleerde Kilobots.