仿生 Termes 建築機器人 如白蟻群體般擔當建築工作

來自美國哈佛大學工程與應用科學學院的研究人員和哈佛大學生物工程研究所聯合公佈了一項最新的研究,這項最新的研究成果就是一群具有自我組織能力的 Termes 機器人,可以建造房屋、高塔以及城堡,而無需任何人力監督或指導。它們可以像工程師一樣勤勞,同時又具有白蟻一樣的社會智能。

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Termes robot 01
 

機械白蟻由哈佛大學的工程專家韋費爾(Justub Werfel)帶領研究團隊,經過4年研究製成。其大小與遙控車相若,依靠輪子前後左右移動,能夠搬運物件,並裝有可探偵周圍環境的探測器。自然界的白蟻 群築巢時,不像人類興建房屋那樣由建築師作監督,而是由每隻白蟻自行根據周圍環境的狀況,包括同伴當時的動向,來決定如何行動,即使沒有指揮者亦能建成兩 三米高的巨大蟻巢,此特性稱為「共識主動性」(stigmergy)。機械白蟻運用了「共識主動性」的概念設計運作程式,只要向機械白蟻展示建築藍圖,機 械白蟻便會各自搬運「磚塊」,按環境數據及運算規則,將「磚塊」放在合適位置,將磚塊層層疊加,建成樓梯及建築物。

這項研發有望為未來機器人在地球甚至是其他星球構建真正房屋鋪設道路。每個機器人在即將進行建造工作之前都會被賦予一項設計好的任務,研究人員指出,並由紅外線或超聲波傳感器發出信號指導它們開始或停止工作。

這些機器人還清楚什麼時間需要搬起磚塊並放在什麼位置,它們還知道如何避免相互碰撞以及如何使用建築樓梯到達更高的位置。

儘管這些機器人只有6英吋高,而這項研究中所使用的也只是重量輕的泡沫磚塊,但是科學家仍然相信這項研究將成為未來機器人構造房屋關鍵的一步。科學家稱,未來這項自動機器人將用於建造真正意義上的房屋,尤其是位於危險地點或人類無法到達的位置,甚至是月球或火星。

「我們從白蟻堆裡受到的啟發主要是以下兩點:一是即使是一些很複雜的事情,只要團隊合作,無需監管都可完成;二是不需要每個人都清楚知道自己在幹什麼,但需要跟著大家一起做來完善項目。」美國哈佛大學計算機科學家拉德赫卡‧納帕爾表示。

白蟻的建造能力長久以來一直令科學家們驚訝不已。數以百萬計的螞蟻可以合作建築自己的土堆,這些高達8英呎的土堆甚至具有類似空調的複雜功能。

這 些名為Termes的機器人也採用了相同的方式構建房屋。與其他機器人,例如製造汽車的機器人不同的是,這些Termes機器人不需要集中控制,也不需要 相互交流的複雜係統。每個機器人都有一套機輪以及一隻搬運手臂,手臂前端帶有一個安有彈簧的鉗子。這些機器人使用紅外線傳感器分辨黑白顏色的磚塊,並使用 聲波進行導航。

「這種係統最重要的優勢在於她不依賴於相互交互單元的數量,」納帕爾教授表示,「如果其中一個機器人壞掉,不會影響其他機器人的工作。」 工程師們給機器人佈置任務目標,讓機器人自己發揮著去做。

機器人現在還是非常簡單,只需四個簡單類型的傳感器和三個制動器即可運轉。據團隊成員說,機器人可以很容易地調整自身以適應項目需求,也可以派往人們難以開展工作的地方。

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