Colias — названная в честь рода бабочек — это система с открытой платформой, которую можно использовать для исследования коллективного поведения и применять в приложениях для роя.Роботизированные рои, вдохновленные природой, стали предметом увлечения исследователей робототехники, целью которых является изучение автономного поведения большого количества простых роботов с целью поиска технологических решений общих сложных задач.Из-за сложности аппаратного обеспечения и стоимости создания аппаратных платформ роботов текущие исследования роевой робототехники в основном выполняются с помощью программного обеспечения для моделирования.
Однако моделирование большого количества этих роботов в программных приложениях для роботов-роев часто бывает неточным из-за плохого моделирования внешних условий.Colias был создан группой ученых во главе с Университетом Линкольна в Великобритании и Университетом Цинхуа в Китае. Доказано, что это выполнимо в качестве автономной платформы — эффективно имитирующей рой медоносных пчел.
Его небольшой размер (диаметр 4 см) и быстрое движение (35 см / с) означают, что его можно использовать в сценариях быстрого роя на больших площадях.По сравнению с другими мобильными роботами, которые используются в исследованиях роя роботов, Colias является недорогой платформой, стоящей около 25 фунтов стерлингов, что делает воспроизведение поведения роя в большом количестве роботов более осуществимым и экономичным для исследователей.
Фаршад Арвин из школы компьютерных наук Университета Линкольна был частью исследовательской группы, которая разработала Colias.Он сказал: «Платформа должна иметь возможность имитировать поведение роя, встречающееся в природе, например насекомых, птиц и рыб. Colias была спроектирована как полноценная платформа с вспомогательными инструментами разработки программного обеспечения для обучения и исследований робототехники.
Эта концепция обеспечивает координацию простых физических роботов для совместного выполнения задач. Децентрализованное управление роботизированными стаями может быть достигнуто путем предоставления четко определенных правил взаимодействия для каждого отдельного робота. Колии использовались в сценарии, вдохновленном биологией, что показывает, что он чрезвычайно быстро реагирует на используются для исследования коллективного поведения.
Наша цель состояла в том, чтобы имитировать биологические механизмы роя роботов и дать возможность всем исследовательским группам, даже при ограниченном финансировании, проводить такие исследования с настоящими роботами ».Инфракрасные датчики приближения дальнего действия позволяют роботу общаться со своими непосредственными соседями на расстоянии от 0,5 см до 2 м. Комбинация из трех датчиков ближнего действия и независимого процессора позволяет отдельным роботам обнаруживать препятствия.Похожий, но более сложный механизм был обнаружен в зрении саранчи, где определенный нейрон, называемый «детектором движения лобулы гигантского», реагирует на объекты, приближающиеся к глазам насекомых.
Соавтор, профессор Шиган Юэ, также из школы компьютерных наук Линкольна, ранее создал компьютеризированную систему, которая поддерживает автономную навигацию мобильных роботов на основе уникальной визуальной системы саранчи.Это более раннее исследование, опубликованное в Международном журнале передовых мехатронных систем (2013 г.), могло бы предоставить план для разработки высокоточных датчиков столкновения транспортных средств, технологий наблюдения и даже помощи при программировании видеоигр.Следующим шагом исследовательской группы Colias является работа над расширением визуального модуля с использованием более быстрого компьютерного процессора для реализации биологических механизмов видения.Полная информация об их исследованиях опубликована в International Journal of Advanced Robotic Systems.
Работа поддерживается проектом EYE2E Европейского Союза FP7, который направлен на создание международного потенциала и сотрудничество в области биологически вдохновленных визуальных нейронных систем.