Εισαγωγή στη ρομποτική σμήνους

Η αλληλεπίδραση, η κατανόηση και η απάντηση στην κατάσταση είναι μερικά από τα μεγαλύτερα χαρακτηριστικά του ανθρώπου και αυτά είναι τα πράγματα που μας κάνουν να είμαστε. Γεννηθήκαμε για να ζούμε σε μια κοινωνική κοινωνία και πάντα γνωρίζαμε για εμάς ότι είμαστε το πιο ευγενικό κοινωνικό πλάσμα που είναι γνωστό από τη δημιουργία αυτού του πλανήτη.

Η κοινωνική κουλτούρα και η αλληλεπίδραση μεταξύ τους για να βοηθήσουν για έναν κοινό στόχο δεν βρίσκεται μόνο στους ανθρώπους αλλά και σε άλλα είδη αυτού του πλανήτη, όπως ένα κοπάδι πουλιών ή ψαριών ή μελισσών, όλα έχουν ένα κοινό πράγμα που έχουν μια συλλογική συμπεριφορά. Όταν τα πουλιά μεταναστεύουν συχνά βλέπουν ότι βρίσκονται σε μια ομάδα που καθοδηγείται από το επικεφαλής μέλος της ομάδας τους και όλα τα ακολουθούν και η ομάδα τους έχει σχεδιαστεί σε συγκεκριμένα γεωμετρικά σχήματα παρόλο που τα πουλιά δεν έχουν καμία αίσθηση των σχημάτων και των σχημάτων και Επίσης η ομάδα γίνεται έτσι ώστε τα ανώτερα μέλη της ομάδας να είναι στα όρια ενώ τα νεαρά ή τα νεογέννητα βρίσκονται στο κέντρο.

Τα ίδια χαρακτηριστικά βρίσκονται στα μυρμήγκια πυρκαγιάς, αυτά τα μυρμήγκια είναι λίγο διαφορετικά από άλλα είδη μυρμηγκιών και είναι ιδιαίτερα γνωστά για την ομαδική τους συμπεριφορά, χτίζουν μαζί, τρώνε μαζί και υπερασπίζονται τις αποικίες τους από τα λεία, βασικά γνωρίζουν μπορούν να επιτύχουν περισσότερα όταν είναι σε μια ομάδα. Μια πρόσφατη μελέτη διεξήχθη για την ομαδική συμπεριφορά αυτών των μυρμηγκιών στην οποία διαπιστώθηκε ότι ήταν σε θέση να κατασκευάζουν ισχυρές δομές όποτε χρειαστεί, όπως όταν απαιτείται για να δημιουργήσουν μια μικρή γέφυρα για διασταύρωση.

Η συλλογική συμπεριφορά αυτών των κοινωνικών ζώων και η βοήθεια των εντόμων τους βοηθούν να επιτύχουν περισσότερα παρά όλους τους περιορισμούς τους. Οι ερευνητές έχουν δείξει ότι άτομα αυτών των ομάδων δεν χρειάζονται καμία εκπροσώπηση ή εξελιγμένη γνώση για να παράγουν τέτοιες περίπλοκες συμπεριφορές. Στα κοινωνικά έντομα, τα ζώα και τα πουλιά δεν ενημερώνονται για την παγκόσμια κατάσταση της αποικίας. Η γνώση του σμήνους διανέμεται σε όλους τους παράγοντες, όπου ένα άτομο δεν είναι σε θέση να εκπληρώσει το έργο του χωρίς το υπόλοιπο σμήνος. Τι γίνεται αν αυτή η συλλογική ανίχνευση μπορεί να εισαχθεί σε μια ομάδα ρομπότ; Αυτό είναι το ρομπότ σμήνος και θα το μάθουμε λεπτομερώς σε αυτό το άρθρο .

Ρομπότ ως μέρος ενός σμήνους

Το περιβάλλον μας στο οποίο ζούμε είναι πολύ εμπνευσμένο για εμάς, πολλοί από εμάς εμπνέουμε για τη δουλειά τους από τη φύση και το περιβάλλον, διάσημοι εφευρέτες όπως ο Leonardo da Vinci το έκαναν πολύ καλά και μπορούν να δουν στα σχέδιά του στο σημερινό κόσμο εμείς κάνει επίσης την ίδια διαδικασία να λειτουργεί για εμάς για την επίλυση προβλημάτων σχεδιασμού και μηχανικής, όπως η μύτη των αμαξοστοιχιών με σφαίρες εμπνέεται από το ράμφος του kingfisher, έτσι ώστε να έχει μεγαλύτερη ταχύτητα και να είναι πιο ενεργειακά αποδοτική και να παράγει σχετικά λιγότερο θόρυβο καθώς περνάει οι σήραγγες και υπάρχει όρος που επινοήθηκε γι 'αυτό και είναι γνωστή ως Βιομιμητικής.

Έτσι, για την επίλυση των πολύπλοκων εργασιών όπου η ανθρώπινη παρέμβαση είναι δύσκολη και έχει υψηλότερη πολυπλοκότητα από αυτό που πρέπει να είναι κάτι περισσότερο από ένα μέσο ρομπότ, όπως ορισμένες περιπτώσεις χρήσεων όπου ένα κτίριο κατέρρευσε λόγω σεισμού και οι άνθρωποι είναι καταθλιπτικοί κάτω από το σκυρόδεμα, σίγουρα αυτό το πρόβλημα απαιτεί κάποιο είδος ρομπότ που μπορεί να εκτελεί πολλαπλές εργασίες ταυτόχρονα και αρκετά μικρό για να το κάνει μέσα από το σκυρόδεμα και βοηθάει στην πρώτη ενημέρωση της ανθρώπινης ύπαρξης, οπότε αυτό που έρχεται στο μυαλό σας, μια ομάδα μικρών ρομπότ που είναι μικρά αρκετά και αυτόνομα δημιουργούν τον δικό τους τρόπο και λαμβάνουν τις πληροφορίες και σίγουρα μιμείται το κάπως σμήνος από έντομα ή μύγες και ως εκ τούτου όπου η ρομποτική σμήνος έρχεται στην πρώτη θέση και εδώ είναι η πιο επίσημη. Σμήνος ρομποτικήςείναι ένα πεδίο πολυ-ρομποτικής στο οποίο ένας μεγάλος αριθμός ρομπότ συντονίζεται με κατανεμημένο και αποκεντρωμένο τρόπο. βασίζεται στη χρήση τοπικών κανόνων, μικρά απλά ρομπότ εμπνευσμένα από τη συλλογική συμπεριφορά των κοινωνικών εντόμων, έτσι ώστε ένας μεγάλος αριθμός απλών ρομπότ να μπορεί να ξεπεράσει μια περίπλοκη εργασία με πιο αποτελεσματικό τρόπο από ένα μεμονωμένο ρομπότ, δίνοντας στιβαρότητα και ευελιξία στην ομάδα.

Οι οργανισμοί και οι ομάδες προκύπτουν από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων και μεταξύ των ατόμων και του περιβάλλοντος χώρου, αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι διασκορπισμένες σε όλη την αποικία και έτσι η αποικία μπορεί να λύσει εργασίες που είναι δύσκολο να επιλυθούν από ένα μοναδικό άτομο που σημαίνει εργασία προς έναν κοινό στόχο.

Πώς εμπνέεται το Swarm Robotics από τα κοινωνικά έντομα

Τα πολυ-ρομποτικά συστήματα διατηρούν ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του κοινωνικού εντόμου, όπως η ανθεκτικότητα, το σμήνος του ρομπότ μπορεί να λειτουργήσει ακόμη και αν κάποια από τα άτομα αποτύχουν ή υπάρχουν διαταραχές στο περιβάλλον. ευελιξία, το σμήνος είναι σε θέση να δημιουργήσει διαφορετικές λύσεις για διαφορετικές εργασίες και είναι σε θέση να αλλάξει κάθε ρόλο ρομπότ ανάλογα με την ανάγκη της στιγμής. Επεκτασιμότητα, το σμήνος ρομπότ μπορεί να λειτουργήσει σε διαφορετικά μεγέθη ομάδας, από λίγα άτομα έως χιλιάδες από αυτά.

Χαρακτηριστικά του σμήνους ρομπότ

Όπως είπε το απλό ρομποτικό σμήνος αποκτά ένα χαρακτηριστικό των κοινωνικών εντόμων που αναφέρονται ως εξής

1. Το σμήνος των ρομπότ πρέπει να είναι αυτόνομο και να μπορεί να αισθάνεται και να ενεργεί σε πραγματικό περιβάλλον.

2. Ο αριθμός των ρομπότ σε ένα σμήνος πρέπει να είναι αρκετά μεγάλος ώστε να υποστηρίζει κάθε εργασία του ως ομάδα που απαιτείται να εκτελέσει.

3. Πρέπει να υπάρχει ομοιογένεια στο σμήνος, μπορεί να υπάρχουν διαφορετικές ομάδες στο σμήνος, αλλά δεν πρέπει να είναι πάρα πολλές.

4. Ένα μόνο ρομπότ του σμήνους πρέπει να είναι ανίκανο και αναποτελεσματικό σε σχέση με τον κύριο στόχο τους, δηλαδή, πρέπει να συνεργαστούν για να επιτύχουν και να βελτιώσουν την απόδοση.

5. Όλα τα ρομπότ είναι υποχρεωτικά να έχουν μόνο τοπικές δυνατότητες ανίχνευσης και επικοινωνίας με τον γειτονικό συνεργάτη του σμήνους, διασφαλίζοντας ότι ο συντονισμός του σμήνους κατανέμεται και η επεκτασιμότητα γίνεται μία από τις ιδιότητες του συστήματος.

Συστήματα πολλαπλών ρομποτικών και ρομποτικής σμήνος

Η ρομποτική σμήνος είναι μέρος του συστήματος πολλαπλών ρομποτικών συστημάτων και ως ομάδα, έχουν κάποια χαρακτηριστικά στους πολλαπλούς άξονες τους που καθορίζουν τη συμπεριφορά της

Συλλογικό μέγεθος: Το συλλογικό μέγεθος είναι το SIZE-INF που είναι N >> 1, το οποίο είναι αντίθετο από το SIZE-LIM, όπου ο αριθμός του ρομπότ N είναι μικρότερος από το αντίστοιχο μέγεθος του περιβάλλοντος στο οποίο τοποθετούνται.

Εύρος επικοινωνίας: Το εύρος επικοινωνίας είναι COM-NEAR, έτσι ώστε τα ρομπότ να μπορούν να επικοινωνούν μόνο με τα ρομπότ που είναι αρκετά κοντά.

Τοπολογία επικοινωνίας: Η τοπολογία επικοινωνίας για τα ρομπότ στο σμήνος θα ήταν γενικά TOP-GRAPH, τα ρομπότ συνδέονται σε μια γενική τοπολογία γραφήματος.

Εύρος ζώνης επικοινωνίας: Το εύρος ζώνης επικοινωνίας είναι BAND-MOTION, το κόστος επικοινωνίας μεταξύ των δύο ρομπότ είναι το ίδιο με τη μετακίνηση των ρομπότ μεταξύ τοποθεσιών.

Συλλογική επαναπροσδιορισμός: Η συλλογική αναδιαμόρφωση είναι γενικά ARR-COMM, αυτή είναι μια συντονισμένη ρύθμιση με τα μέλη που επικοινωνούν, αλλά θα μπορούσε επίσης να είναι ARR-DYN, δηλαδή η δυναμική διάταξη, οι θέσεις μπορούν να αλλάξουν τυχαία.

Ικανότητα διαδικασίας: Η ικανότητα διεργασίας είναι PROC-TME, όπου το υπολογιστικό μοντέλο είναι ισοδύναμο συντονιστικής μηχανής.

Συλλογική σύνθεση: Η συλλογική σύνθεση είναι CMP-HOM, που σημαίνει ότι τα ρομπότ είναι ομοιογενή.

Πλεονεκτήματα των συστημάτων πολλαπλών ρομποτικών σε σύγκριση με ένα μονό ρομπότ

• Παραλληλισμός εργασιών: Όλοι γνωρίζουμε ότι οι εργασίες θα μπορούσαν να είναι αποσυνθέσιμες και όλοι γνωρίζουμε την ευέλικτη μέθοδο ανάπτυξης, οπότε χρησιμοποιώντας τον παραλληλισμό, οι ομάδες μπορούν να κάνουν την εκτέλεση της εργασίας πιο αποτελεσματικά.
• Ενεργοποίηση εργασιών: Μια ομάδα είναι πιο ισχυρή από μία και το ίδιο ισχύει για τη ρομποτική σμήνος, όπου μια ομάδα ρομπότ μπορεί να κάνει την εργασία να κάνει συγκεκριμένη εργασία που είναι αδύνατη για ένα μόνο ρομπότ
• Κατανομή στο Sensing: Καθώς το σμήνος έχει συλλογική ανίχνευση, έτσι έχει ευρύτερο φάσμα ανίχνευσης από το εύρος ενός μόνο ρομπότ.
• Διανομή σε δράση: Μια ομάδα ρομπότ μπορεί να ενεργοποιεί διαφορετικές ενέργειες σε διαφορετικά μέρη ταυτόχρονα.
• Ανοχή σφαλμάτων: Η αποτυχία ενός μόνο ρομπότ μέσα σε ένα σμήνος ρομπότ μέσα σε μια ομάδα δεν σημαίνει ότι η εργασία θα αποτύχει ή δεν μπορεί να επιτευχθεί.

Πειραματικές πλατφόρμες στο Swarm Robotics

Υπάρχουν διαφορετικές πειραματικές πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται για τη ρομποτική σμήνων, η οποία περιλαμβάνει τη χρήση των διαφορετικών πειραματικών πλατφορμών και διαφορετικών ρομποτικών προσομοιωτών για την τόνωση του περιβάλλοντος της ρομποτικής σμήνους χωρίς το πραγματικό υλικό που απαιτείται.

1. Ρομποτικές πλατφόρμες

Διαφορετικές ρομποτικές πλατφόρμες χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά πειράματα σμήνος-ρομποτικής σε διαφορετικά εργαστήρια

(i) Σμήνος

Αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν: διαθέτει διάφορους αισθητήρες για να βοηθήσει το bot που περιλαμβάνει αισθητήρες εμβέλειας και κάμερα.

Κίνηση: Χρησιμοποιεί τροχούς για μετακίνηση από το ένα στο άλλο.

Αναπτύχθηκε από: Αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Rice, ΗΠΑ

Περιγραφή: Το SwarmBot είναι μια ρομποτική πλατφόρμα σμήνων που αναπτύχθηκε για έρευνα από το Πανεπιστήμιο Rice. Μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα για περίπου 3 ώρες με μία μόνο φόρτιση, επίσης αυτά τα bots είναι αυτοδύναμα για να βρουν και να αγκυρώσουν τους σταθμούς φόρτισης που τοποθετούνται στους τοίχους.

(ii) Kobot

Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται: Περιλαμβάνει τη χρήση του αισθητήρα απόστασης, των αισθητήρων όρασης και της πυξίδας.

Κίνηση: Χρησιμοποιεί τροχούς για την κίνησή τους

Αναπτύχθηκε από: Αναπτύχθηκε στο ερευνητικό εργαστήριο KOVAN στο τεχνικό πανεπιστήμιο της Μέσης Ανατολής, στην Τουρκία.

Περιγραφή: Το Kobot έχει σχεδιαστεί ειδικά για την έρευνα στη ρομποτική σμήνους. Είναι κατασκευασμένο από διάφορους αισθητήρες που το καθιστούν μια τέλεια πλατφόρμα για την εκτέλεση διαφόρων σμήνων ρομποτικών καταστάσεων, όπως συντονισμένη κίνηση. Μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα για 10 ώρες με μία μόνο φόρτιση. Περιλαμβάνει επίσης μια αντικαταστάσιμη μπαταρία η οποία πρόκειται να επαναφορτιστεί χειροκίνητα και χρησιμοποιείται κυρίως για την υλοποίηση σεναρίων αυτο-οργάνωσης.

(iii) S-bot

Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται: Χρησιμοποιεί διάφορους αισθητήρες για να λειτουργήσει όπως αισθητήρες για φως, υπέρυθρες ακτίνες, θέση, δύναμη, ταχύτητα, θερμοκρασία, υγρασία, επιτάχυνση και μικρόφωνο.

Κίνηση: Κάνει τη χρήση τρελών που συνδέονται με τη βάση του για τις κινήσεις του.

Αναπτύχθηκε από: Αναπτύχθηκε από την École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Ελβετία.

Περιγραφή: Το S-bot είναι μία από τις πολλές ικανές και ουσιαστικές πλατφόρμες ρομπότ που κατασκευάστηκαν ποτέ. Έχει μοναδικό σχεδιασμό λαβής ικανό να πιάσει αντικείμενα και άλλα s-bots. Επίσης, μπορούν να ασκηθούν περίπου για 1 ώρα με μία μόνο χρέωση.

(iv) Ρομπότ γιασεμιού

Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται: Χρησιμοποιεί αισθητήρες απόστασης και φωτός.

Αναπτύχθηκε από: Αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο της Στουτγκάρδης της Γερμανίας.

Κίνηση: Κάνει την κίνησή του στους τροχούς.

Περιγραφή: Τα κινητά ρομπότ της Jasmine είναι μια πλατφόρμα ρομπότ σμήνων που χρησιμοποιείται σε πολλές ερευνητικές ρομποτικές έρευνες.

(v) E-Puck

Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται: Χρησιμοποιεί μια ποικιλία αισθητήρων όπως απόσταση, κάμερα, ρουλεμάν, επιτάχυνση και μικρόφωνο.

Αναπτύχθηκε από: École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Ελβετία

Κίνηση: Βασίζεται στην κίνηση του τροχού.

Περιγραφή: Το E-puck έχει σχεδιαστεί κυρίως για εκπαιδευτικούς σκοπούς και είναι ένα από τα πιο επιτυχημένα ρομπότ. Ωστόσο, λόγω της απλότητάς του, συχνά χρησιμοποιείται και στην έρευνα της ρομποτικής σμήνους. Διαθέτει αντικαταστάσιμες από τον χρήστη μπαταρίες με χρόνο εργασίας 2-4 ώρες.

(vi) Kilobot

Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται: Χρησιμοποιεί συνδυασμό αισθητήρων απόστασης και φωτός.

Αναπτύχθηκε από: Harvard University, USA

Κίνηση: Χρησιμοποιεί δονήσεις του συστήματος για την κίνηση του σώματος του συστήματος.

Περιγραφή: Το Kilobot είναι μια αρκετά πρόσφατη ρομποτική πλατφόρμα σμήνων με μοναδική λειτουργία ομαδικής φόρτισης και ομαδικού προγραμματισμού. Λόγω της απλότητας και της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, έχει χρόνο λειτουργίας έως και 24 ώρες. Τα ρομπότ φορτίζονται χειροκίνητα σε ομάδες σε έναν ειδικό σταθμό φόρτισης.

2. Προσομοιωτές

Οι ρομποτικοί προσομοιωτές λύνουν το πρόβλημα του υλικού που απαιτείται για τη δοκιμή της αξιοπιστίας των bots στις τεχνητά προσομοιωμένες πραγματικές παραμέτρους περιβάλλοντος.

Υπάρχουν πολλοί ρομποτικοί προσομοιωτές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πειράματα πολλαπλών ρομποτικών, και πιο συγκεκριμένα για τα πειραματικά ρομποτικά πειράματα και όλα αυτά διαφέρουν στις τεχνικές τους πτυχές, αλλά και στην άδεια και στο κόστος. Μερικοί από τους προσομοιωτές για τα σμήνη και τις πλατφόρμες πολλαπλών ρομποτικών έχουν ως εξής:

• SwarmBot3D: Το SwarmBot3D είναι προσομοιωτής για την πολυ-ρομποτική αλλά έχει σχεδιαστεί ειδικά για το ρομπότ S-Bot του έργου SwarmBot.
• Microsoft Robotics Studio: Το ρομποτικό στούντιο είναι ένας προσομοιωτής που αναπτύχθηκε από τη Microsoft. Επιτρέπει πολυ-ρομποτική προσομοίωση και απαιτεί την εκτέλεση της πλατφόρμας των Windows.
• Webots: Τα Webots είναι ένας ρεαλιστικός προσομοιωτής για κινητά που επιτρέπει προσομοιώσεις πολλαπλών ρομπότ, με ήδη ενσωματωμένα μοντέλα των πραγματικών ρομπότ. Μπορεί να προσομοιώσει πραγματικές συγκρούσεις εφαρμόζοντας τη φυσική του πραγματικού κόσμου. Ωστόσο, η απόδοσή του μειώνεται όταν εργάζεστε με περισσότερα από ρομπότ, καθιστώντας δύσκολη την προσομοίωση με μεγάλο αριθμό ρομπότ.
• Player / stage / Gazebo: Player / stage / Gazebo είναι ένας προσομοιωτής ανοιχτού κώδικα με δυνατότητες πολλαπλών ρομποτικών και ένα ευρύ φάσμα διαθέσιμων ρομπότ και αισθητήρων έτοιμων για χρήση. Μπορεί να χειριστεί τις προσομοιώσεις των πειραμάτων σμήνος-ρομποτικής σε ένα δισδιάστατο περιβάλλον με πολύ καλά αποτελέσματα. Το μέγεθος του πληθυσμού στο περιβάλλον μπορεί να κλιμακώσει έως και 1000 απλά ρομπότ σε πραγματικό χρόνο.

Αλγόριθμοι και τεχνική που χρησιμοποιούνται για διάφορες εργασίες στο Swarm Robotics

Εδώ θα εξερευνήσουμε τις διάφορες τεχνικές που χρησιμοποιούνται στη ρομποτική σμήνους για διάφορες απλές εργασίες, όπως η συγκέντρωση, η διασπορά κ.λπ. Αυτές οι εργασίες είναι τα βασικά αρχικά βήματα για όλες τις υψηλού επιπέδου εργασίες στη ρομποτική σμήνους.

Συγκέντρωση: Ο συνδυασμός συγκεντρώνει όλα τα bots και είναι πραγματικά σημαντικό και αρχικό βήμα σε άλλα πολύπλοκα βήματα, όπως σχηματισμός μοτίβων, αυτοσυναρμολόγηση, ανταλλαγή πληροφοριών και συλλογικές κινήσεις. Ένα ρομπότ χρησιμοποιεί τους αισθητήρες του, όπως αισθητήρες εγγύτητας και μικρόφωνο που χρησιμοποιεί μηχανισμούς ανταλλαγής ήχου με τη βοήθεια του ενεργοποιητή, όπως ηχεία. Οι αισθητήρες βοηθούν ένα μόνο bot να βρει το πλησιέστερο ρομπότ το οποίο επίσης αποδεικνύεται ότι είναι το κέντρο της ομάδας, όπου το bot πρέπει να επικεντρωθεί αποκλειστικά στο άλλο bot που βρίσκεται στο κέντρο της ομάδας και να φτάσει προς αυτό και την ίδια διαδικασία ακολουθείται από όλα τα μέλη του σμήνους που τους αφήνουν να συγκεντρώσουν όλα.

Διασπορά: Όταν τα ρομπότ συγκεντρώνονται σε ένα μόνο μέρος, τότε το επόμενο βήμα είναι να τα διασκορπίσουν στο περιβάλλον όπου λειτουργούν ως ένα μόνο μέλος του σμήνους και αυτό βοηθά επίσης στην εξερεύνηση του περιβάλλοντος κάθε bot του σμήνους δουλεύει ως μεμονωμένος αισθητήρας όταν αφήνεται να εξερευνηθεί. Έχουν προταθεί και χρησιμοποιηθεί διάφοροι αλγόριθμοι για τη διασπορά των ρομπότ, μία από τις προσεγγίσεις περιλαμβάνει τον πιθανό αλγόριθμο πεδίου για τη διασπορά των ρομπότ στα οποία τα ρομπότ αποκρούονται από τα εμπόδια και άλλα ρομπότ που επιτρέπουν στο περιβάλλον του σμήνους να διασκορπίζεται γραμμικά.

Μία από τις άλλες προσεγγίσεις περιλαμβάνει διασπορά με βάση την ανάγνωση των σημάτων έντασης ασύρματου δικτύου, τα ασύρματα σήματα έντασης επιτρέπουν στα ρομπότ να διασκορπίζονται χωρίς τη γνώση των πλησιέστερων γειτόνων τους, απλώς πιάνουν τις εντάσεις ασύρματου δικτύου και τα τακτοποιούν για να τα διασκορπίσουν στο περιβάλλον.

Σχηματισμός μοτίβων: Ο σχηματισμός μοτίβων στη ρομποτική σμήνους είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της συλλογικής συμπεριφοράς τους, αυτά τα μοτίβα μπορούν να βοηθήσουν πολύ όταν ένα πρόβλημα πρόκειται να λυθεί, το οποίο περιλαμβάνει ολόκληρη την ομάδα να συνεργάζεται. Στο σχηματισμό μοτίβων, τα bots δημιουργούν ένα παγκόσμιο σχήμα αλλάζοντας το τμήμα των μεμονωμένων ρομπότ όπου κάθε bot έχει μόνο τοπικές πληροφορίες.

Ένα σμήνος ρομπότ σχηματίζει μια δομή με εσωτερικό και εξωτερικό καθορισμένο σχήμα. Οι κανόνες που κάνουν τα σωματίδια / ρομπότ να συσσωματώνονται στον επιθυμητό σχηματισμό είναι τοπικοί, αλλά εμφανίζεται ένα παγκόσμιο σχήμα, χωρίς να υπάρχουν καθολικές πληροφορίες σχετικά με ένα μεμονωμένο μέλος του σμήνους. Ο αλγόριθμος χρησιμοποιεί εικονικά ελατήρια μεταξύ των γειτονικών σωματιδίων, λαμβάνοντας υπόψη πόσους γείτονες έχουν.

Συλλογική κίνηση: Ποια είναι η σημασία μιας ομάδας αν δεν μπορούν όλοι να επιλύσουν το πρόβλημα μαζί και αυτό είναι το καλύτερο μέρος ενός σμήνους; Η συλλογική κίνηση είναι ένας τρόπος να αφήσουμε να συντονίσουμε μια ομάδα ρομπότ και να τα κάνουμε να κινηθούν μαζί ως ομάδα με συνεκτικό τρόπο. Είναι ένας βασικός τρόπος για την πραγματοποίηση ορισμένων συλλογικών εργασιών και μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο τύπους σχηματισμού και συγκέντρωσης.

Υπάρχουν πολλές μέθοδοι συλλογικής κίνησης, αλλά μόνο αυτές που επιτρέπουν την επεκτασιμότητα με αυξανόμενο αριθμό ρομπότ ανησυχούν όταν κάθε ρομπότ αναγνωρίζει τη σχετική θέση του γείτονά του και αντιδρά με αντίστοιχες δυνάμεις που θα μπορούσαν να είναι ελκυστικές ή αποκρουστικές για να σχηματίσουν δομές για συλλογικές κινήσεις.

Κατανομή εργασιών: Η κατανομή εργασιών είναι μια προβληματική περιοχή στη ρομποτική σμήνους βάσει της κατανομής εργασίας. Ωστόσο, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για το τμήμα εργασίας, μία από αυτές είναι ότι κάθε ρομπότ θα παρακολουθεί τις εργασίες άλλων ρομπότ και θα διατηρεί το ιστορικό για το ίδιο και αργότερα μπορεί να αλλάξει τη συμπεριφορά του για να ταιριάζει στην εργασία, Αυτή η μέθοδος βασίζεται στην επικοινωνία με κουτσομπολιά και σίγουρα έχει τα πλεονεκτήματα της καλύτερης απόδοσης, αλλά ταυτόχρονα έχει ένα μειονέκτημα ότι λόγω της περιορισμένης ευρωστίας και της απώλειας πακέτων κατά την επικοινωνία, φαίνεται ότι είναι λιγότερο επεκτάσιμη. Στην άλλη μέθοδο, τα καθήκοντα ανακοινώνονται από ορισμένα από τα ρομπότ και ένας συγκεκριμένος αριθμός άλλων ρομπότ τα παρακολουθούν ταυτόχρονα, είναι μια απλή και αντιδραστική μέθοδος.

Αναζήτηση μιας πηγής: Η ρομποτική του σμήνους είναι πολύ επιτυχημένη στο έργο της αναζήτησης της πηγής, ειδικά όταν η πηγή για την αναζήτηση είναι πολύπλοκη, όπως στην περίπτωση του ήχου ή της οσμής. Η αναζήτηση με το σμήνος ρομποτική γίνεται με δύο τρόπους ο ένας είναι παγκόσμιος άλλος είναι τοπικός και η διαφορά μεταξύ των δύο είναι η επικοινωνία. Ένα με την παγκόσμια επικοινωνία μεταξύ των ρομπότ στα οποία τα ρομπότ μπορούν να βρουν την παγκόσμια μέγιστη πηγή. Το άλλο περιορίζεται μόνο στην τοπική επικοινωνία μεταξύ των ρομπότ για να βρει τα τοπικά μέγιστα.

Μεταφορά αντικειμένων: Τα μυρμήγκια έχουν συλλογική μεταφορά αντικειμένων όπου ένα μεμονωμένο μυρμήγκι περιμένει τον άλλο σύντροφο για τη συνεργασία εάν το αντικείμενο που πρόκειται να μεταφερθεί είναι πολύ βαρύ. Κάτω από τα ίδια ελαφριά ρομπότ, το σμήνος κάνει τα πράγματα να λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπου κάθε ρομπότ έχει το πλεονέκτημα να συνεργάζεται από τα άλλα ρομπότ για τη μεταφορά των αντικειμένων. Το S-bots προσφέρει μια εξαιρετική πλατφόρμα για την επίλυση του προβλήματος της μεταφοράς όπου αυτοσυναρμολογούνται για να συνεργαστούν και ο αλγόριθμος τους αυξάνεται εάν το αντικείμενο που πρόκειται να μεταφερθεί είναι βαρύ.

Η άλλη μέθοδος είναι η συλλογική μεταφορά αντικειμένων όπου τα αντικείμενα συλλέγονται και αποθηκεύονται για μεταγενέστερη μεταφορά, εδώ τα ρομπότ έχουν δύο διαφορετικές εργασίες - τη συλλογή των αντικειμένων και την τοποθέτησή τους σε ένα καλάθι και τη μετακίνηση συλλογικά του καροτσιού που μεταφέρει αυτά τα αντικείμενα.

Συλλογική χαρτογράφηση: Η συλλογική χαρτογράφηση χρησιμοποιείται για την εξερεύνηση και τη χαρτογράφηση των μεγάλων εσωτερικών χώρων χρησιμοποιώντας μεγάλο αριθμό ρομπότ.

Σε μία μέθοδο η χαρτογράφηση πραγματοποιείται από τις δύο ομάδες δύο ρομπότ, τα οποία ανταλλάσσουν πληροφορίες για τη συγχώνευση των χαρτών. Η άλλη μέθοδος βασίζεται στο ρόλο, στο οποίο το ρομπότ μπορεί να αναλάβει οποιονδήποτε από τους δύο ρόλους που κινούνται ή ορόσημο που μπορούν να ανταλλάξουν για την κίνηση του σμήνους. Επίσης, τα ρομπότ έχουν μια συγκεκριμένη εκτίμηση της θέσης τους, έτσι πρέπει να εκτιμήσουν τη θέση των άλλων ρομπότ, έτσι ώστε να χτίσουν έναν συλλογικό χάρτη.

Η πραγματική εφαρμογή της ρομποτικής σμήνους

Αν και η εκτεταμένη έρευνα για τη ρομποτική σμήνους έχει ξεκινήσει γύρω στο 2012 έως τώρα δεν έχει βγει με την εμπορική εφαρμογή πραγματικού κόσμου, χρησιμοποιείται για ιατρικούς σκοπούς αλλά όχι σε τόσο μεγάλη κλίμακα και εξακολουθεί να βρίσκεται υπό δοκιμή. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι πίσω από τους οποίους αυτή η τεχνολογία δεν βγαίνει εμπορικά.

Σχεδιασμός Αλγορίθμου για Άτομο και Παγκόσμιο: Η συλλογική συμπεριφορά του σμήνους βγαίνει από το άτομο που απαιτεί να σχεδιάσει ένα μόνο ρομπότ και τη συμπεριφορά του, και προς το παρόν δεν υπάρχει μέθοδος μετάβασης από το άτομο στην ομαδική συμπεριφορά.

Δοκιμές και υλοποίηση: Εκτεταμένες απαιτήσεις για εργαστήρια και υποδομές για περαιτέρω ανάπτυξη.

Ανάλυση και μοντελοποίηση: Οι διάφορες βασικές εργασίες που εκτελούνται στη ρομποτική σμήνους υποδηλώνουν ότι αυτές είναι μη γραμμικές και έτσι η ανάπτυξη των μαθηματικών μοντέλων για την εργασία τους είναι αρκετά δύσκολη

Εκτός από αυτές τις προκλήσεις, υπάρχουν και άλλες προκλήσεις ασφάλειας για το άτομο και το σμήνος λόγω του απλού σχεδιασμού τους

(i) Φυσική σύλληψη των ρομπότ.

(ii) Ταυτότητα του ατόμου στο σμήνος, ότι το ρομπότ πρέπει να γνωρίζει αν αλληλεπιδρά με ένα ρομπότ του σμήνους του ή άλλου σμήνους.

(iii) Επικοινωνιακές επιθέσεις στο άτομο και στο σμήνος.

Ο κύριος στόχος της ρομποτικής σμήνους είναι να καλύψει μια ευρεία περιοχή όπου τα ρομπότ θα μπορούσαν να διασκορπιστούν και να εκτελέσουν τις αντίστοιχες εργασίες τους. Είναι χρήσιμα για την ανίχνευση επικίνδυνων συμβάντων όπως διαρροές, νάρκες ξηράς κ.λπ. και το κύριο πλεονέκτημα ενός κατανεμημένου και κινητού δικτύου αισθητήρων είναι ότι μπορεί να ανιχνεύσει την ευρεία περιοχή και ακόμη και να δράσει σε αυτό.

Οι εφαρμογές της ρομποτικής σμήνους είναι πραγματικά πολλά υποσχόμενες, αλλά υπάρχει ακόμη ανάγκη για την ανάπτυξή της τόσο σε αλγοριθμικό όσο και σε μοντέλο μοντελοποίησης.