哈佛機(jī)器人專家第一次介紹Kilobots是在2011年，當(dāng)時(shí)只有25個(gè)，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的前進(jìn)后退旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，并能通過(guò)遙控器進(jìn)行統(tǒng)一控制，有一些簡(jiǎn)單的群組智能。然后在2013年出現(xiàn)時(shí)，到了100個(gè)。然后。。。這一次就出現(xiàn)了下圖中密集的機(jī)器人陣列，總共1024只！這是從始至今在同一時(shí)間同一地點(diǎn)看到如此之多的機(jī)器人。
一千個(gè)機(jī)器人所呈現(xiàn)出的如螞蟻般密集的景象
別看他們似乎有些可怕的名字（KILL-O-BOTS!其實(shí)kilo是計(jì)算機(jī)中的一千，也就是1024）還有在大家印象中對(duì)機(jī)器人群的恐怖印象，其實(shí)這些小機(jī)器人是沒(méi)有任何危害的。每個(gè)機(jī)器人都如同金幣般大小，而且非常廉價(jià)（才14美金）。靠振動(dòng)腿來(lái)移動(dòng)，機(jī)器人之間通過(guò)紅外進(jìn)行通信。
研究這些群組機(jī)器人最為關(guān)鍵的有兩點(diǎn)。
首先是要達(dá)到一千多這種足夠多的數(shù)量。事實(shí)上，研究院研究群組機(jī)器人通常通過(guò)電腦模擬，畢竟這種方式能節(jié)省很大的成本。而建造實(shí)際的機(jī)器人時(shí)，群組至少包含五個(gè)或者十個(gè)，極少情況下會(huì)有一百個(gè)。
當(dāng)有一千個(gè)群組機(jī)器人時(shí)，單個(gè)機(jī)器人的重要性幾乎降低到零：雖然某幾個(gè)機(jī)器人可能會(huì)出現(xiàn)故障或當(dāng)機(jī)，但是機(jī)器人數(shù)量如此之大，機(jī)器人群組的集體行為趨勢(shì)并沒(méi)有改變，因此也沒(méi)有造成任何影響。
其次是管理如此巨大的群組機(jī)器人的軟件和基礎(chǔ)設(shè)備。當(dāng)有一千個(gè)機(jī)器人時(shí)，對(duì)幾個(gè)機(jī)器人管理有效的方法已經(jīng)行不通了。充電就是一個(gè)例子。想象一下將1000個(gè)機(jī)器人手動(dòng)插到電源上的場(chǎng)景吧。哈佛研究員因此制作了如圖所示的充電設(shè)備。同時(shí)，也可以通過(guò)紅外信號(hào)快速的對(duì)其進(jìn)行編程。正因?yàn)榭梢砸淮涡缘膶?duì)所有的機(jī)器人群組進(jìn)行充電與編程操作，所以，當(dāng)擴(kuò)充機(jī)器人群組的數(shù)量時(shí)，所需要的時(shí)間仍然沒(méi)有增加。
如果你有了這群機(jī)器人你會(huì)怎么做呢？是不是想到了超能特工隊(duì)里的磁力機(jī)器人：）
在生物系統(tǒng)中，群組織控制是根據(jù)一套非常簡(jiǎn)單的規(guī)則。拿魚(yú)舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)向旁邊離你最近的鄰居時(shí)，要與前面的魚(yú)保持緊密的距離。對(duì)于Kilobots，組織形狀的算法也是基于類似的一套簡(jiǎn)單功能。
● 跟蹤邊緣，機(jī)器人可以通過(guò)測(cè)量到邊緣機(jī)器人的距離沿著群組的邊緣進(jìn)行移動(dòng)
● 梯度陣列，初始機(jī)器人生成一個(gè)帶有梯度值的信息隨著在群組中傳播而遞增，讓每個(gè)機(jī)器人知道與初始機(jī)器人之間的距離。
● 定位，機(jī)器人可以通過(guò)和鄰居通信以及測(cè)量和其之間的距離來(lái)組建一個(gè)本地定位系統(tǒng)。
在這些功能中，定位是最困難也是最重要的。機(jī)器人通過(guò)從桌面反射后的紅外進(jìn)行通信，同樣通過(guò)檢測(cè)紅外光的強(qiáng)度來(lái)測(cè)量機(jī)器人之間的距離：光亮度越小距離越遠(yuǎn)。但是他們并不確定光是從什么地方過(guò)來(lái)的。因此就需要用到定位，他們通過(guò)一個(gè)初始的“種子”機(jī)器人組來(lái)定義定位系統(tǒng)的原點(diǎn)，隨后的機(jī)器人就可以通過(guò)至少三個(gè)已經(jīng)定位好的機(jī)器人的紅外光照強(qiáng)度進(jìn)行定位了。
集體自組合算法
左上：用戶發(fā)送給機(jī)器人的確定的圖形形狀。
右上：這個(gè)算法基于三個(gè)基本的集體行為：跟蹤邊緣，梯度陣列和定位。
底部：一組機(jī)器人根據(jù)用戶定義的形狀進(jìn)行群組自組合。
一旦機(jī)器人定位好后，組建成任何形狀的圖案都是相對(duì)簡(jiǎn)單直接的：機(jī)器人圍繞著群組的邊緣移動(dòng)一直到檢測(cè)到已經(jīng)進(jìn)入圖形區(qū)域中。然后，每個(gè)機(jī)器人繼續(xù)沿著形狀邊緣移動(dòng)一直到檢測(cè)到即將走出形狀或者碰到前面的機(jī)器人。也就是說(shuō)：機(jī)器人根據(jù)這個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則一直移動(dòng)，直到形狀組建完成。
Kilobots結(jié)構(gòu)
好了，下面熟悉下Kilobots的結(jié)構(gòu)
1，3.7V電池
2，電源跳線
3，振動(dòng)電機(jī)
4，RGB燈
5，環(huán)境光傳感器
6，串口輸出接口
7，編程接口
8，充電銷
9，紅外發(fā)射器
10，紅外接收器
