自組織微型機器人將很快涌入工業物聯網領域

2019-09-28 02:09:56 計算機世界 2019年36期

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Patrick Nelson

大量螞蟻般的、自組織的微型機器人很快就可以執行任務,比如在工廠里推送物體、發現工業生產線的故障點,以及報告環境數據等。

能夠跳躍和爬行的微型機器人很快就會被加入到工業物聯網中。這些設備是一種帶有腿狀附件的印刷電路板,工作時不需要帶寬很寬的網絡,彼此之間以自組織的方式工作,高效地進行通信。

最近發布的一些突破性發明使這些類似螞蟻的助手成為可能。

振動驅動的微型機器人

第一個發明是利用超聲波和其他來源(例如壓電致動器)的振動,使微型機器人能夠響應命令。壓電效應是指某些材料在機械壓力作用下產生電荷。

佐治亞理工學院的研究人員已經制造出了振動驅動的3D打印微型機器人。只有0.07英寸長,像螞蟻一樣的裝置——他們稱之為“微型鬃毛機器人”,有四到六條細長的腿,能夠按照腿的設計對不同的顫動頻率作出反應,分別移動。

研究人員說,微型機器人可以用來感知環境變化,還能移動材料。

佐治亞理工學院助理教授Azadeh Ansari在一篇文章中寫道:“當微型鬃毛機器人上下移動時,可通過優化腿的設計,將垂直運動轉化為定向運動?!蓖ü德屎駝穹賜瓿勺?。研究人員介紹說,甚至還能跳躍和游泳。

能越過任何表面的自組織微型機器人

在另一項發明中,瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家們介紹說,他們已經克服了運動的局限性,現在可以讓微型自組織機器人越過任何表面。在工廠里推物體就是一種應用。

機器人已經能跳起來了,而現在它們還能自我組織。這所瑞士大學的有腿PCB機器人群能夠自己計算出需要多少其他微型機器人伙伴才能完成某一項工作。此外,機器人群的臨時性、群體性和自組織特性意味著它不會發生災難性的失敗——當需要時,替代機器人會被組織起來,加入到工作環境中。

自組網是這類機器人的發展方向。物聯網自組網的一個優點是可以隨機的分布傳感器,而作為基本節點的傳感器知道怎樣進行通信。路由器不參與其中。這些節點進行采樣來確定附近還有哪些其他節點,包括需要多少帶寬等。

這一概念的原理與市場營銷人員僅僅通過詢問一個有代表性的群體(而不是每個人)的想法,來對公眾意見進行采樣的原理相同。螞蟻也是這樣來衡量蟻巢的大小,它們只計算碰到的螞蟻,從不計算所有的鄰居。

這種魯棒的網絡非常適合傳感器被無意中移動了位置的情形。幾年前,當我撰寫關于這一理論的文章時,我舉了隨機散布在活火山中的環境傳感器的例子。

瑞士機器人(與大阪大學聯合開發)使用了相同的概念。它們也可以放在需要環境觀察的地方,工廠熱點就是一個例子。集體智能還意味著不再使用GPS或者視覺反饋功能,這與目前的無人機技術不同。

更小的工業機器人

賓夕法尼亞大學教授Marc Miskin今年3月在美國物理學會發表演講時說,他正在研究更小的機器人。

Kenneth Chang在《紐約時報》的一篇文章中寫道:“它們能爬進手機電池,清潔電池,讓電池恢復活性。培養皿中的數百萬個微型機器人可以用來測試網絡和通信方面的概念?!?/p>

Patrick Nelson是音樂產業交易出版物《生產者報告》的編輯和出版人,曾為許多科技博客撰稿。Nelson寫了一部經典小說《蔓延論》。

原文網址

https://www.networkworld.com/article/3429200/self-organizing-micro-robots-may-soon-swarm-the-industrial-iot.html

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