Schwarmintelligenz: Roboter im Riesenflashmob
Roboter-Flashmob Tanzende Schwarmintelligenz
Tausend kleine Roboter bewegen sich vibrierend über eine Fläche und bilden allmählich den Buchstaben K oder einen Stern. Dabei ist ihr Weg nicht programmiert, sie folgen nur einfachen Regeln. Jeder Bot kann sich passgenau in eine vorgegebene Formation fügen. Wer falsch hocken bleibt, wird korrigiert. Erschaffen haben die intelligenten Flashmob-Roboter Wissenschaftler um Michael Rubenstein von der Harvard University in Cambridge, Massachusetts.
Das Besondere am Tanz der Roboter ist die große Teilnehmerzahl: Über tausend Bots machen mit. Bisher hätten nur wenige Schwarmexperimente überhaupt die Anzahl von 100 Robotern überschritten, berichten Rubenstein und Kollegen im Fachmagazin "Science" . Die natürlichen Vorbilder der Maschinchen - Schwärme von Ameisen, Fischen oder Vögeln - bestehen aus erheblich mehr Tieren. "Unsere Arbeit lässt das Ziel näherrücken, künstliche Schwärme mit den Fähigkeiten der natürlichen zu schaffen", schreiben die Forscher.
Die Roboter mit dem Namen Kilobot sind etwas größer als eine Zweieuromünze. Sie stehen auf drei starren Beinchen und werden von zwei Vibrationsmotoren angetrieben. Laufen beide Motoren, bewegt sich der Kilobot geradeaus. Ist nur einer an, vollführt der Kilobot eine Kurvenbewegung.
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Wenn die Roboterschar die Daten für die Form erhält, die sie bilden soll, beginnt der Vorgang mit vier Initialrobotern in einer Ecke der Form. Zufällig ausgewählte Roboter beginnen dann, am Rand der Robotertraube entlang zu laufen, bis sie zu den Initialrobotern gelangen. Nun kann der Kilobot ein Koordinatensystem errechnen, das ihm anzeigt, ob er sich innerhalb oder außerhalb der eingegebenen Form befindet.
Gegenseitige Kontrolle sichert Choreografie
Durch Datenaustausch über Infrarotsender und -empfänger mit seinen Nachbarn findet der Kilobot seinen Platz in der Formation. Dabei hilft ihm auch ein Gradient, den jeder Roboter ständig errechnet. Vereinfacht gesagt zeigt der Gradient an, wie viele Reihen einen Roboter von den Initialrobotern trennen. Der Kilobot läuft nun so weit, bis er entweder die Grenze der Form erreicht oder einen Roboter mit gleichem Gradienten findet. Dort bleibt er stehen.
Um Behinderungen durch einzelne Roboter mit Fehlfunktionen zu vermeiden, führten Rubenstein und sein Team einen Algorithmus ein, mit dem sich die Kilobots gegenseitig kontrollieren. Auf diese Weise können zum Beispiel Roboter, die an einer falschen Stelle stehen geblieben sind, auf ihren Fehler aufmerksam gemacht werden, damit sie ihn korrigieren. "Allgemein gesprochen, können viele Fehler durch Informationsaustausch mit den Nachbarn erkannt werden", schreiben die Wissenschaftler. "Die kooperative Kontrolle war entscheidend, um große Schwarmexperimente ohne menschlichen Eingriff zu ermöglichen."
