从昆虫信息素中汲取灵感,研发新型蜂群机器人系统
2020-08-14 阅读量:140 来源:机智网

根据SAGE's Adaptive Behavior期刊上发表的一篇新论文,一个研究小组为群体机器人引入了一种新的技术,该技术从通过信息素进行昆虫交流中获得了直接灵感。



在过去的几十年中,技术的进步帮助指导了越来越复杂的系统的发展,这些系统模仿了自然发生的过程,例如生物学机制和动物行为。


在这一科学趋势下,曼彻斯特大学的一个研究团队介绍了一种用于群体机器人技术的新颖技术-一种从昆虫通过信息素进行通讯的方式中获得的线索。


信息素是动物和人类释放到周围环境中的化学物质,有时会触发其他动物的特定行为。



例如,释放的信息素会导致交配行为,警告周围的动物处于危险区域,标记区域或表明食物的存在。在这篇论文中,研究人员试图人为地复制社交昆虫(如蚂蚁)使用信息素的方法,目的是提高机器人群中通信的效率。


“我们的主要想法是基于社交动物的信息素通信系统开发一种受生物启发的通信系统,”参与这项研究的研究人员之一Farshad Arvin对TechXplore说。“更具体地说,我们想模拟蚂蚁释放信息素的方式和随后的行为。我们将这种开发的系统用于群体机器人应用程序中,现在我们正在研究在实际环境中对其进行测试的可能性。”


先前的研究工作是使用几种不同的技术来创建人工信息素系统。其中一种使用酒精,RFID标签和光作为动物释放的化学物质的集体替代品。另一个很有前途的系统是COSΦ,该系统可以模拟动物和人类在光下释放信息素。



机器人信息素系统像流体一样工作 

Arvin和他的团队的系统基于COSΦ,该系统还使用一个模型来描述信息素随着时间的流逝如何在空间中扩散。该模型从流体或液体在大自然中的运动中汲取了灵感。


“有信息素系统的真实模型,我们必须真正的费洛蒙,如蒸发和扩散的所有参数模型,并考虑对环境的影响,例如风的影响,”阿文说,根据对TechXplore。“我们提出的模型是一种可靠且现实的模型,可以模仿昆虫之间的信息素通讯。”


信息素系统提示群成员行为

目前,研究人员对人工信息素系统的评估正在一系列实验中向前发展,其中一群小型移动机器人在周围移动并适应各种环境因素。该团队的结果非常有前途,因为他们的系统实现了有效的沟通,并触发了群体成员之间期望的群体行为。


“我们开发了一个非常现实的信息素模型,并系统地研究了各个参数对单个机器人和群体性能的影响,” TechXplore的Arvin说。“此外,我们的论文介绍了一种健壮的开源实验设置,可用于实现通常在社交昆虫中观察到的复杂行为。”


这种新颖的系统受到昆虫和动物信息素的启发-可能有助于加强团队中各个机器人之间的通信,以完成偏远地区,恶劣天气条件下以及复杂环境中的探索任务。

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