Alleen stellen ze misschien niet zoveel voor, maar samen zijn deze simpele, cirkelvormige robotjes tot aardig wat in staat.
Het is geen zeldzaamheid in sciencefictionfilms: gigantische groepen piepkleine robots die samen een alles kunnend ‘organisme’ vormen. Dit soort zwermen microbots, die hun vorm aanpassen aan de taak, lijken toekomstmuziek, maar zijn wellicht dichterbij dan je denkt.
Een uitgebreid team onderzoekers van onder meer het MIT en Harvard ontwikkelde zogenaamde particle robots: kleine cirkelvormige machientjes die in een groep kunnen samenwerken. Alleen stellen de simpele bots niet zoveel voor, maar de spreekwoordelijke handen ineengeslagen kunnen ze een scala aan slimme vormen aannemen, voortbewegen, en reageren op hun omgeving. Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd in vakblad Nature.
Lees ook:
- ‘Samenwerkende robots krijgen in korte tijd veel meer gedaan’
- Deze robotjes fuseren wanneer ze moeten samenwerken
Simpele enkeling
De losse robotjes zijn simpel. Opgebouwd uit een ring panelen kunnen ze weinig meer dan uitzetten en weer slinken – met een diameter van 15 tot ongeveer 23 centimeter. Naast een kleine motor en batterij, bevatten de particle bots ook een lichtsensor en een communicatiemechanisme.
Vooral die communicatie is essentieel. Met die ‘open- en sluitbeweging’ kunnen de robotjes alleen namelijk niet zoveel. Sterker nog, zonder groepsgenoten kunnen ze zich niet eens voortbewegen. Maar deel van een ‘zwerm’ wordt dat een heel ander verhaal.
Samenwerking
Als collectief kunnen de robotjes, die (lichtjes) aan elkaar verbonden zijn via ingebouwde magneetjes, wél op pad. Goed getimed kunnen ze die open- en sluitbewegingen namelijk gebruiken om elkaar in een soort golfbeweging in een bepaalde richting te duwen. Doe dat gecoördineerd, et voilà, je hebt een vloeiend bewegende ‘robotzwerm’.
De onderzoekers demonstreerden de werking van het mechanisme met 24 van de samenwerkende robotjes. De zwerm kon als een relatief vloeiende eenheid voortbewegen, obstakels ontwijken en zelfs (kleine) voorwerpen duwen en meenemen. Daarbij kon de groep met behulp van hun sensoren en communicatiemechanisme ook actief naar lichtbronnen bewegen.
Miljoenen
Met behulp van computersimulaties schaalden de onderzoekers de robotische samenwerking verder op naar maar liefst 100.000 van de schijfjes. Daaruit bleek niet alleen dat het mechanisme ook bij zulke aantallen zou moeten werken, maar ook dat tot 20 procent van de robotjes uit kunnen vallen. Hoewel de zwerm hierdoor vertraagde, bleef de groep functioneel.
De onderzoekers zien verschillende toepassingen voor de particle robots, waaronder het autonoom verkennen en/of opruimen van onbekende of gevaarlijke plekken. Tot die tijd is er nog voldoende werk aan de winkel. Zo wil het team de robotjes bijvoorbeeld nog kleiner maken zodat er in theorie miljoenen in een zwerm kunnen rondkruipen. Ook experimenteren ze verder met de vorm en de sensoren van de bots.
Bronnen: Nature, MIT, EurekAlert!
Beeld: Shuguang Li/Columbia Engineering; Richa Batra, Shuguang Li, Jane Nisselson, Kyle Parsons/Columbia Engineering; Felice Frankel
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!