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重量仅10克,批量生产后成本可降至1美元,微型蚂蚁机器人登上Nature

2019-7-26 19:57:10来源:大数据文摘微信公众号作者:狗小白、林安安、易琬玉责编:阿迷评论:

近一段时间,波士顿动力旗下的机器人Spot和Atlas不断刷新人类对于大型机器人灵敏度的认知。现在,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和大阪大学(Osaka University)的科学家们基于蚂蚁的团队协作特征研发出一款名为Tribots的微型蚂蚁机器人,它体积小、重量轻、设计简单。

受陷阱颚蚁(Trap-jaw ants )启发的机器人

就个体而言,蚂蚁只有有限的力量和智慧。然而,当它们结合成群后,就可以运用策略来完成复杂的任务并逃避更大的掠夺者。

这些三足T形机器人被称为Tribots。它们可以通过折叠许多薄的材料片在几分钟内组装完毕,这使其能够大规模生产。

Tribots完全自主、不受限制,配备红外和接近传感器,用于检测和通信。根据应用,它们可以容纳更多的传感器。

具体而言,Tribots的设计是基于陷阱颚蚁(Trap-jaw ants )的行为模式——既可以爬行前进,必要时又可以跳跃。“他们的动作模仿了陷阱颚蚁(Trap-jaw ants )。这些昆虫通常会爬行,但是为了逃避捕食者,他们会用强大的下颚一起从一片叶子跳到另一片叶子,”第一作者Zhenishbek Zhakypov说。

Tribots通过折纸设计复制了这种弹射机制,该设计结合了多个形状记忆合金执行器。因此,单个机器人可以产生五种不同的运动步态:垂直跳跃,水平跳跃,暴露障碍物,在纹理地形上行走以及在平坦表面上爬行。

角色:领导者,工人和探险家

尽管具有相同的解剖结构,但每个机器人根据情况被分配为特定的角色。“探索者”探测路径中的物理障碍物,例如物体,山谷和山脉。在检测到障碍物后,他们会通知其他人。然后,“领导”给出指示。与此同时,“工人”集中力量移动物体。在这个团体里,角色并不固定,可以根据需要互相转换。

“每个Tribot就像蚂蚁一样扮演不同的角色。但是,当他们面对新任务或未知环境时,甚至在其他成员迷路时,他们也可以即时承担新角色。这超出了真正的蚂蚁所能做的。”Paik说。

每个Tribots自身智能化程度并不高,科学家们更多地将它们作为一个团体来进行统一智能化控制。通过团队协作,一群Tribots能在复杂地形里轻松穿行。

目前Tribots的行动还比较缓慢,从视频里我们可以看到,16倍速下Tribots的行动还是不算快。但速度并非重点,交流和协作才是关键。

未来的应用

Tribots的重量仅为10克,因其基本是由轻薄的PCB板折叠而成,所以能大批量生产。如果通过批量化生产,能够使每个Tribots的成本降至1美元,那么就可以在目标区域放置成百上千个Tribots,一两小时左右它们就能完成对地形的测量和表征、寻找辐射点或热点等操作。

当然,如果Tribots的动作能更快一些,人们就可以在厨房或餐厅里用它们收拾食物残渣并将餐盘归位。值得一提的是,Tribots有一个很大的优势——如果团队里的某个成员出现失误,整个团队仍然能继续正常运作,把出现失误的成员替换即可。

参与设计蚂蚁机器人的Jamie Paik说: “Tribots有独特的集体协作能力,这些微型机器人可以更好地适应未知的环境。因此,在某些任务中,Tribots比大型机器人有更强的表现力。”

该团队的论文已发布在《Nature》上:点此查看

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