科技日報記者 劉霞
韓國首爾國立大學(xué)與美國哈佛大學(xué)聯(lián)合團隊從蟻群、細(xì)胞等自然現(xiàn)象中獲得靈感，利用微型自驅(qū)動粒子構(gòu)建出一種新型集群機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由簡單粒子組成的鏈狀結(jié)構(gòu)，無需精密傳感器或中央控制，即可實現(xiàn)運動、探索、運輸及協(xié)作等復(fù)雜功能。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《科學(xué)進展》上。
傳統(tǒng)集群機器人，如無人機編隊，需要依賴高端傳感器、無線通信和復(fù)雜算法，雖功能強大卻受限于成本、體積和環(huán)境適應(yīng)性。而蟻群或細(xì)胞群僅使用簡單的個體單位就能表現(xiàn)出復(fù)雜的集體行為。
研究團隊受此啟發(fā)，另辟蹊徑，通過將活性粒子連接成V形鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，僅憑機械約束便實現(xiàn)了協(xié)調(diào)運動，如同自然界中的鳥群，無需指揮卻能整齊列隊。通過調(diào)整鏈環(huán)的幾何形態(tài)，這些粒子機器人能自主完成前進、轉(zhuǎn)向、穿越狹縫、堵塞通道甚至協(xié)同搬運等任務(wù)。計算模型顯示，多個鏈?zhǔn)綑C器人合作時，可突破單體能力限制。尤其值得注意的是，該系統(tǒng)在不使用傳感器的情況下，已展現(xiàn)出媲美智能算法的環(huán)境適應(yīng)性，能執(zhí)行搜索、運輸和協(xié)作等一系列復(fù)雜的任務(wù)。
研究團隊表示，這項突破為開發(fā)低成本、高能效機器人開辟了新方向，未來有望在災(zāi)害救援、復(fù)雜地形運輸、生態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域大顯身手。
