白蟻機器人

白蟻機器人

白蟻機器人,是模擬白蟻自主建巢的原理設計的機器人,它們能像白蟻築巢那樣在沒有總體設計和統一管理的情況下,自行壘起多層“磚塊”。這種機器人技術將來有望在火星等人類難以涉足的地方用於基地先期建設。

簡介

白蟻機器人白蟻機器人

白蟻機器人,是哈佛大學科學家研製的一種小型機器人,其靈感來自白蟻可以自發地獨立構建複雜的結構,而不是遵循複雜的計畫或中央大腦發出的操作指示。用戶只需要指定其想要的結構,白蟻機器人系統就會依照規則自動開始實施建造工作。機器人使用的只有七個紅外感測器,能夠檢測到黑色和白色的磚並據此進行操作。有一個系統可以使它們爬上所建造的建築物,利用五個超音波感測器來定位自己的位置,並保持與周圍建築物的距離。

設計靈感

自然界中的白蟻在築巢時不像人蓋房子那樣有一個“總設計師”、接受統一管理,而是每隻白蟻根據周圍環境自行決定如何行動,這種看似缺乏統管的集體行動最終往往能築成高達兩三米的巨大巢穴。顯然這種建造模式的好處是無論缺少誰都不太緊要,建築規模也容易擴展,不論是只有5個“白蟻機器人”,還是有500個“白蟻機器人”,都能以這種方式工作。受白蟻啟發,科學家想到要創造一種機器人,讓它運用與動物類似的方式,建造出人類想要的建築物。

技術原理

白蟻機器人白蟻機器人

賈斯汀·威爾弗和其他兩名研究人員設計出了必要的算法,可使三個白蟻機器人能夠用與白蟻類似的方式來建造物體:沒有刻意的規劃,每個個體自主進行建造。要做到這一點,科學家創建了兩種類型的規則:一種是交通規則,使它們彼此之間不受阻礙;另一種是建造規則,可以達成他們想要的任何結構。建造的法規簡單來說就是什麼時候放置磚塊是基於該地是否已有磚塊,或者什麼時候要按照結構向上壘磚,以及何時放置第一級磚塊。

基於簡單的規則,通過個體工作協調,這些特殊的工人有望能夠建造一些複雜的結構。

結構功能

白蟻機器人如中型遙控玩具車一般大小,也有四個輪子,裝有若干探測器和舉起建築構件的裝置。它們靠自身的紅外線或超音波感受器感知環境,並遵守簡單的“交通規則”。它們能前後左右移動,到指定位置拿取積木一樣的“磚塊”,然後根據探測到的環境和預設邏輯規則把“磚塊”放到某個位置。在已放有“磚塊”的地方,機器人能爬上一層“磚塊”再進行壘放,如此層層疊加。

套用前景

2014年2月13日,哈佛大學研究人員在於芝加哥舉行的美國科學促進會2014年會上展示了這種“白蟻機器人”。研究者表示,已經看到白蟻機器人大規模的套用前景。此技術可套用於一些對人類來講較危險的情形中,比如災區的恢復建設、月球基地的建設以及其他外星球的建築設施建設。

這種機器人可以建設高塔、堡壘或金字塔,無需監督或詳細指令。白蟻機器人技術將來還有望在火星等人類難以涉足的地方用於基地先期建設。比如人類如果要開發火星,可首先派遣一批這樣的機器人在火星著陸,讓它們自行搭建一批基礎設施,為此後到來的首批登入人員省去很多工作負擔。

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