哈佛機器魚登上Science子刊封面
三種組織形態(tài)，靈活組合
目前，伯林格是哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）和懷斯生物啟發(fā)工程研究所的一名博士，他所在的研究小組給出了一種解決方案：給每個機器人小魚裝配上 LED 燈，并基于此開發(fā)了一套水下視覺協調系統(tǒng)。
這項研究中，單只機器小魚被命名為“Bluebot”，研究人員共組裝了 7 只，它們組成的系統(tǒng)則被稱為“Blueswarm”。
圖｜Bluebot 的關鍵組件（來源：Berlinger）
Bluebot 的功能設計包括三個主要模塊：
2 個攝像頭可對周圍環(huán)境進行 3D 感知；3 個 LED 燈作為主動信標，用于相互識別；4 個獨立可控鰭片可提供 3D 空間游動。
機載魚眼鏡頭相機可檢測到最遠 5m 相鄰 Bluebot 的 LED 燈光和閃爍信號，并使用自定義算法確定其距離、方向和航向。
僅使用基于視覺的局部交互，研究人員報告了幾個自組織的水下機器人集體行為示例，這些行為包括協調同步時間，空間受控分散和動態(tài)旋轉運動等，最后以多種行為的組合來實現搜索任務操作。
圖｜Blueswarm 平臺（來源：Science Robotics）
所有這些都可以通過使用非常簡單的通信方式來實現，并且在位置感測或控制方面沒有任何外部輔助，這成功驗證了三維空間中隱式、自組織和分散協調的水下機器人集合的概念。
具體而言，這項工作大概有 3 個關鍵的環(huán)節(jié)需要實現：
1、跨時間的自組織。就像螢火蟲通過閃爍來吸引伴侶一樣，7 個 Bluebots 機器人的 LED 同時閃爍，相互之間會觀察相鄰同伴的閃爍情況，并在經過三輪不同步閃爍后，調整各自的閃爍周期以實現同步。
這種針對多機器人、分布式情況的“螢火蟲同步算法”也有一個專業(yè)名詞，叫做 Mirollo－Strogatz 模型。
2、跨空間的自組織。有科學研究認為，一條魚在魚群中，距離的控制受到附近鄰居的虛擬力影響，距離太近的鄰居會排斥，距離太遠的鄰居會吸引，盡管虛擬力的確切形式仍未知。
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