科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)與美國(guó)哈佛大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)從蟻群、細(xì)胞等自然現(xiàn)象中獲得靈感，利用微型自驅(qū)動(dòng)粒子構(gòu)建出一種新型集群機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由簡(jiǎn)單粒子組成的鏈狀結(jié)構(gòu)，無需精密傳感器或中央控制，即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、探索、運(yùn)輸及協(xié)作等復(fù)雜功能。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》上。

傳統(tǒng)集群機(jī)器人，如無人機(jī)編隊(duì)，需要依賴高端傳感器、無線通信和復(fù)雜算法，雖功能強(qiáng)大卻受限于成本、體積和環(huán)境適應(yīng)性。而蟻群或細(xì)胞群僅使用簡(jiǎn)單的個(gè)體單位就能表現(xiàn)出復(fù)雜的集體行為。

研究團(tuán)隊(duì)受此啟發(fā)，另辟蹊徑，通過將活性粒子連接成V形鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，僅憑機(jī)械約束便實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，如同自然界中的鳥群，無需指揮卻能整齊列隊(duì)。通過調(diào)整鏈環(huán)的幾何形態(tài)，這些粒子機(jī)器人能自主完成前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、穿越狹縫、堵塞通道甚至協(xié)同搬運(yùn)等任務(wù)。計(jì)算模型顯示，多個(gè)鏈?zhǔn)綑C(jī)器人合作時(shí)，可突破單體能力限制。尤其值得注意的是，該系統(tǒng)在不使用傳感器的情況下，已展現(xiàn)出媲美智能算法的環(huán)境適應(yīng)性，能執(zhí)行搜索、運(yùn)輸和協(xié)作等一系列復(fù)雜的任務(wù)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)突破為開發(fā)低成本、高能效機(jī)器人開辟了新方向，未來有望在災(zāi)害救援、復(fù)雜地形運(yùn)輸、生態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域大顯身手。