其他

機器人大軍渾然一體

微型機器人可以集體擴張再收縮。

撰文/霍恩亞克(Tim Hornyak)
翻譯/宋宜真

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機器人大軍渾然一體

微型機器人可以集體擴張再收縮。

撰文/霍恩亞克(Tim Hornyak)
翻譯/宋宜真


科學家製造出由多單元組成的機器人,這些單元就像活細胞一樣,能以叢集整體運作、回應刺激,並視周遭環境而行動,不需要任何中央控制系統。


每一個圓形單元(又稱為「顆粒」)的直徑最大可達23.5公分,顆粒以磁鐵鬆散地連結起來,只能藉由擴張或收縮來移動。儘管每個單元都十分簡單,集結成群體後卻能表現出複雜的行為,例如向光源移動。這個彼此之間只有微弱連結的機器人群體,比其他系統更具彈性,因為這種系統不會產生單點故障,即使有些單元失效,整體仍能維持運作。這項研究成果發表在今年3月的《自然》。


科學家表示,若進一步製造出微型顆粒,將可用於搜索和救援行動。例如在坍塌房屋的瓦礫堆中佈下配有感測器的單元,可以尋找遭埋的災民。微小的單元還可以把藥物投送到人體中難以到達的部位,或是模仿器官形成時細胞的動作以促進醫療研究。


目前的原型顆粒配有光感測器和簡單的電子元件,能夠依據演算法擴張或收縮。每個顆粒都會測量周遭光線的強度,並把讀數傳給其他顆粒,藉由比較自身與其他顆粒所偵測到的光強度,決定何時開始進行擴張和收縮的循環,進而讓群體移動。


研究人員打造多達24個顆粒的叢集,並成功讓它們朝光源移動。這種運動堪比活細胞治療傷口或執行其他功能時聚集並移動的方式。團隊領導人之一、美國麻省理工學院電腦科學與人工智慧實驗室主任拉斯(Daniela Rus)說:「在我們的系統中,每個顆粒都非常簡單,叢集也未受到集中控制。」這些單元「在不依賴任何特定單元的情況下共同運作。」


這群機器人還可以繞過障礙物,或者推動物體。在模擬多達10萬個單元的叢集時,即使其中20%的單元停擺,叢集行進速度仍達到最高速度的一半左右。


未參與這項研究的日本東京大學工程系教授淺間一(Hajime Asama)評論:「這項技術有望應用於搜索、蒐集和傳輸訊息,以及運送大批物件等任務。但在實際應用之前,仍有許多問題需要解決,包括適應任務、環境以及機器人自身的狀態變化。」