Роботизированные платформы Swarm применяют роевую робототехнику [1] для совместной работы нескольких роботов. [2] Они черпают вдохновение в природе (например, механизмы коллективного решения проблем , встречающиеся в природе, такие как агрегация медоносных пчел [3] [4] ). Основная цель - управлять большим количеством роботов (с ограниченными возможностями восприятия / обработки данных) для выполнения общей задачи / проблемы. Аппаратные ограничения и стоимость робототехнических платформ ограничивают текущие исследования в области роевой робототехники в основном выполняемыми программным обеспечением для моделирования (например, Stage, [5] ARGoS [6]). С другой стороны, моделирование сценариев роя, для которых требуется большое количество агентов, чрезвычайно сложно и часто неточно из-за плохого моделирования внешних условий и ограничений вычислений.
Сравнение платформ
Ранее было разработано несколько платформ мобильных роботов для изучения приложений роя.
Робот | Датчик / модуль | Движение / Макс. Скорость | Размер / Диаметр | Время автономии | Университет / Институт | Программное обеспечение с открытым исходным кодом | Оборудование с открытым исходным кодом | Описание | Изображение |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AMiR | расстояние, свет, пеленг | колесо, 10 см / с | 6.5 см | 2 ч | Университет Путра Малайзия | AMiR [7] - это недорогая роботизированная платформа для роя, разработанная как мобильный робот с открытым исходным кодом и аппаратным обеспечением. Многие исследования, в основном связанные с агрегацией медоносных пчел [3] (BEECLUST), проводились с AMiR (например, нечеткое решение [4] ). | |||
Алиса | расстояние, камера | колесо, 4 см / с | 2,2 см | 10 часов | Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL), Швейцария | Алиса - это роботизированная платформа, построенная в очень маленьком корпусе. Алиса использовалась во многих приложениях для исследования роя, таких как воплощение агрегации тараканов. [8] | |||
Виолончель | структурированная камера с плотным рисунком, емкостное сенсорное управление | всенаправленное шариковое колесо, 20 см / с | 7,5 см | 1-2 часа | Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL), Швейцария | Cellulo [9] [10] - одна из первых в мире платформ для осязаемых роев роботов, сочетающая автономные рои с осязаемым многопользовательским осязаемым взаимодействием. Изначально созданная как образовательная платформа, в настоящее время проводятся исследования по реабилитации, играм и взаимодействию человека с компьютером с Cellulo в дополнение к образованию. | |||
Колии | расстояние, свет, неровность, пеленг, дальность | колесо / 35 см / с | 4 см | 1-3 ч | CIL в Университете Линкольна , Великобритания | Colias [11] [12] - это недорогая платформа с открытым исходным кодом (открытое оборудование), которая была разработана для использования в роботизированных приложениях. [13] | |||
Колиас-III | Камера, расстояние, свет, удар, пеленг, дальность | колесо, 35 см / с | 4 см | 1-3 ч | CIL в Университете Линкольна , Великобритания | Colias-III [14] - это расширенная версия микроробота Colias. Он был в основном разработан для реализации систем технического зрения на основе биологических технологий. | |||
Капли | Свет | вибрация | 4,4 см | 24ч + | Лаборатория Коррелла в Университете Колорадо | [15] | Капли - это открытая аппаратная и программная экспериментальная платформа для крупномасштабных исследований роения. [15] [16] [17] Команда собрала средства с помощью краудфандинга, чтобы построить 1000 таких «капель». [18] Бесконечные эксперименты благодаря силовому полу, который служит глобальной коммуникационной средой для программирования роя. [19] | ||
Электронная шайба | расстояние, камера, пеленг, ускорение, микрофон | колесо / 13 см / с | 7,5 см | 1-10 часов | Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL), Швейцария | [20] | E-puck [21] - один из самых успешных роботов, разработанный в первую очередь для образовательных целей. Однако из-за своей простоты он также часто используется в исследованиях роевой робототехники. Он имеет заменяемые пользователем батареи и время автономной работы 2-4 часа. | ||
Жасмин | расстояние, свет, пеленг | колесо, N / A | 3 см | 1-2 часа | Штутгартский университет , Германия | [22] | Жасмин [23] - это роботизированная платформа для роя, которая использовалась во многих исследованиях роя роботов. [3] | ||
Килобот | расстояние, свет | вибрация, 1 см / с | 3,3 см | 3 - 24 часа | Гарвардский университет , США | [24] | [25] | Kilobot [26] - это относительно недавняя роботизированная платформа для роя с новыми функциями, такими как групповая зарядка и групповое программирование. Благодаря своей простоте и низкому энергопотреблению он имеет длительное время автономной работы до 24 часов. Роботы заряжаются вручную группами на специальной зарядной станции. | |
Кобот | расстояние, пеленг, видение, компас | колесо, N / A | 12 см | 10 часов | KOVAN Research Lab, Ближневосточный технический университет , Турция | Кобот [27] - мобильный робот, специально разработанный для исследования роя роботов. Он имеет несколько датчиков, что делает его идеальной платформой для реализации различных сценариев роя роботов, таких как скоординированное движение. Время автономной работы составляет около 10 часов. Он имеет заменяемую пользователем батарею, которая заряжается вручную. Он был использован при реализации сценария самоорганизации флокирования. [28] | |||
Мона | расстояние, удар, дальность, РФ | колесо, 5 см / с | 6.5 см | Бессрочный | Университет Манчестера , Великобритания | [29] | [30] | Мона [31] - робот с открытым исходным кодом, в основном разработанный для тестирования предлагаемого Perpetual Robotic Swarm. [32] Он был разработан как модульная платформа, позволяющая развертывать дополнительные модули, которые прикрепляются к верхней части платформы, например, беспроводную связь или видеонаблюдение. Последняя версия робота была разработана как роботизированная платформа для образовательных и исследовательских целей. | |
R-One | свет, ИК, гироскоп, отбойник, акселерометр | колесо, 30 см / с | 10 см | 6 часов | Университет Райса , США | [33] | R-one [34] - недорогой робот для исследовательских и учебных целей. Он использовался в нескольких исследованиях по робототехнике роя. | ||
S-бот | свет, ИК, положение, сила, скорость, температура, влажность, соотв., микрофон | деревья | 12 см | 2 ч | Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL), Швейцария | S-bot [35] - одна из самых влиятельных и мощных роботизированных платформ из когда-либо созданных. s-боты имеют уникальную конструкцию захвата, способную захватывать объекты и других s-ботов. Время автономной работы составляет примерно 1 час. | |||
Spiderino | дальность, световая, подшипниковая (с удлинителем) | шесть ножек, 6 см / с | 8 см | 4-20 часов | Клагенфуртский университет , Австрия | [36] | Spiderino [37] - недорогой исследовательский робот, основанный на двигателе игрушки-паука Hexbug. Модификация заменяет голову робота на адаптер, напечатанный на 3D-принтере, состоящий из двух частей для обеспечения места для датчиков, большей батареи и печатной платы (PCB) с микроконтроллером Arduino, модулем Wi-Fi и контроллером мотора. | ||
SwarmBot | дальность, пеленг, камера, отбойник | колесо, 50 см / с | 12,7 см | 3 ч | Университет Райса , США | SwarmBot [38] - еще одна успешная платформа, разработанная для исследования роевой робототехники. Он имеет около 3 часов автономной работы, и роботы могут находить зарядные станции, размещенные на стенах, и стыковаться с ними. |
Рекомендации
- ^ Х. Хаманн, Swarm Robotics: A Formal Approach , Springer, New York, 2018. [ ISBN отсутствует ]
- ^ Шахин, Эрол. « Ройная робототехника: от источников вдохновения к областям применения ». Международный семинар по роевой робототехнике. Springer Berlin Heidelberg, 2004 г. [ ISBN отсутствует ]
- ^ a b c Шмикль, Томас и др. « Свяжитесь с нами: совместное принятие решений на основе столкновений роботов с роботами ». Автономные агенты и мультиагентные системы 18.1 (2009): 133–155.
- ^ а б Арвин, Фаршад и др. « Агрегация на основе реплик с роем мобильных роботов: новый нечеткий метод ». Адаптивное поведение (2014). DOI : 10.1177 / 1059712314528009 .
- ^ Воган, Ричард. « Массовое моделирование нескольких роботов в стадии ». Swarm Intelligence 2.2–4 (2008): 189–208.
- ^ Пинчироли, Карло и др. « ARGoS: модульный многомоторный симулятор для гетерогенной роевой робототехники ». 2011 Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам.
- ^ Арвин, Фаршад и др. « Разработка миниатюрного робота для роботизированного приложения Swarm ». Международный журнал вычислительной техники и электротехники 1.4 (2009): 436.
- ^ Гарнье, Саймон и др. « Воплощение агрегационного поведения тараканов в группе микророботов ». Искусственная жизнь 14.4 (2008): 387-408.
- ^ Озгюр, Айберк; Леманьян, Северин; Джохал, Вафа; Бельтран, Мария; Бриод, Манон; Перейре, Леа; Мондада, Франческо; Дилленбург, Пьер (2017). «Виолончель» . Материалы Международной конференции ACM / IEEE 2017 года по взаимодействию человека и робота - HRI '17 . С. 119–127. DOI : 10.1145 / 2909824.3020247 . ISBN 9781450343367. S2CID 2277067 .
- ^ Озгюр, Айберк (2018). Виолончель: осязаемые тактильные роевые роботы для обучения (PhD). EPFL. DOI : 10,5075 / EPFL-тезис-8241 .
- ^ «Недорогие автономные роботы повторяют поведение роения» . Новый Атлас. 2014-09-22 . Проверено 4 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Арвин, Фаршад и др. «Колиас: автономный микроробот для роботизированного роя». Международный журнал передовых робототехнических систем 11 (2014): 113.
- ^ Na, S. et al. (2020) «Биологически вдохновленная система искусственных феромонов для приложений роя робототехники», Adaptive Behavior. DOI: 10,1177 / 1059712320918936.
- ^ Ху, Ченг и др. «Встроенная система технического зрения для автономных микроботов: пример LGMD», IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 2016.
- ^ а б «Капельки» . Correll Lab. 20 декабря 2012 . Проверено 4 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Роботы размером с мяч для пинг-понга могут роиться вместе, чтобы образовать умную жидкость» . Популярная наука . Проверено 4 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Солон, Оливия. «Рой крошечных роботов образует« думающую жидкость »(Wired UK)» . Проводная Великобритания. Архивировано 31 декабря 2012 года . Проверено 4 января 2017 года . CS1 maint: параметр не рекомендуется ( ссылка ) CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
- ^ «Капли - робототехника роя» . Проверено 4 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Droplets: недорогая платформа для обучения рою робототехники и экспериментов | Robohub" . robohub.org . Проверено 30 мая 2018 .
- ^ "Электронная шайба" . Проверено 7 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Мондада, Франческо и др. «Электронная шайба, робот, разработанный для инженерного образования». Материалы 9-й конференции по автономным робототехническим системам и соревнованиям. Vol. 1. № LIS-CONF-2009-004. IPCB: Instituto Politécnico de Castelo Branco, 2009.
- ^ "Swarmrobot Проект микророботов с открытым исходным кодом" . www.swarmrobot.org . Проверено 7 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Кернбах, Серж и др. «Повторное воплощение агрегационного поведения медоносных пчел в искусственной микроробототехнической системе». Адаптивное поведение 17.3 (2009): 237-259.
- ^ "acornejo / kilobot-labs" . GitHub . Проверено 7 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Группа исследования самоорганизующихся систем» . www.eecs.harvard.edu . Архивировано из оригинального 26 октября 2014 года . Проверено 7 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Рубинштейн, Майкл и др. «Килобот: недорогой робот с масштабируемыми операциями, предназначенный для коллективного поведения». Робототехника и автономные системы 62.7 (2014): 966-975.
- ^ Тургут, Али Э. и др. «Кобот: мобильный робот, разработанный специально для исследования роя робототехники». Ближневосточный технический университет, Анкара, Турция, METUCENG-TR Tech. Реп 5 (2007)
- ^ Тургут, Али Э. и др. «Самоорганизованное скопление в роях мобильных роботов». Swarm Intelligence 2.2-4 (2008): 97-120.
- ^ «Мона Робот» . Проверено 8 марта 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Основные функции робота Mona и тестовый код в Arduino: MonaRobot / Mona-Platform» . 2019-08-31.
- ^ Ф. Арвин, Дж. Эспиноза, Б. Берд, А. Уэст, С. Уотсон, Б. Леннокс Арвин, Фаршад; Эспиноза, Хосе; Птица, Бенджамин; Уэст, Эндрю; Ватсон, Саймон; Леннокс, Барри (2018). «Мона: доступный мобильный робот с открытым исходным кодом для образования и исследований» . Журнал интеллектуальных и робототехнических систем . 94 (3–4): 761–775. DOI : 10.1007 / s10846-018-0866-9 . S2CID 116022614 ., Журнал интеллектуальных и робототехнических систем, 2018 г.
- ^ Ф. Арвин, С. Уотсон, А. Э. Тургута, Дж. Эспиноза, Т. Крайник, Б. Леннокс "Постоянный рой роботов: длительная автономия мобильных роботов с использованием индуктивной зарядки на лету", Журнал интеллектуальных и робототехнических систем , 2017 г.
- ^ "Лаборатория систем мульти-роботов - Университет Райса, Хьюстон, Техас" . mrsl.rice.edu . Проверено 4 января 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ МакЛуркин, Джеймс и др. «Недорогая система с несколькими роботами для исследований, обучения и разъяснительной работы». Распределенные автономные робототехнические системы. Springer Berlin Heidelberg, 2013. 597-609.
- ^ Мондада, Франческо и др. «SWARM-BOT: новая концепция распределенного робота». Автономные роботы 17.2-3 (2004): 193-221.
- ^ «Спидерино» . Проверено 27 июля 2020 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Jdeed, Midhat и др. « Спидерино - недорогой робот для исследовательских и образовательных целей ». На 13-м семинаре по интеллектуальным решениям во встроенных системах (WISES 2017), страницы 35–39, июль 2017 г.
- ^ МакЛуркин, Джеймс и др. « Говорящий рой: дизайн интерфейса человек-робот для больших скоплений автономных мобильных роботов ». Весенний симпозиум AAAI: смело идти туда, куда раньше не уходила ни одна команда человек-робот. 2006 г.