Een zwerm van meer dan duizend robotjes kan zich zonder hulp van buitenaf verzamelen in de vorm van een zeester of een moersleutel. In een experiment imiteren de robots het fenomeen uit de natuur dat individuele organismen die samenwerken moeilijke taken kunnen volbrengen.

Een zwerm robotjes, zogeheten Kilobots, vormen de letter K en een zeester. Bron: Mike Rubenstein en Science/AAAS
Een zwerm robotjes, zogeheten Kilobots, vormen de letter K en een zeester. Bron: Mike Rubenstein en Science/AAAS

Een verzameling van 1024 kleine robots kan door onderlinge samenwerking complexe figuren vormen. In een experiment vormde de zwerm zich tot onder meer de letter K en een zeester. Wetenschappers van Harvard haalden voor het onderzoek inspiratie uit de natuur. Vissen, bijvoorbeeld, zwemmen een stuk efficiënter in een school dan alleen. Mieren koppelen zich aan elkaar zodat de kolonie moeilijk terrein kan overbruggen.

Kilobots

De robots kregen van de onderzoekers de naam Kilobots mee (kilo betekent duizend). Ze zijn slechts een paar centimeter groot en bestaan uit relatief eenvoudige onderdelen. De Kilobots bewegen zich schuifelend voort met behulp van twee vibrerende elektromotortjes. Ze communiceren met hun directe buren in de zwerm via een infraroodzender en -ontvanger. De robots opereren op basis van een simpele set instructies, een zogeheten algoritme, en een 2D-afbeelding van de vorm die ze moeten aannemen.

Hoe drinkbaar is de stijgende zeespiegel?
LEES OOK

Hoe drinkbaar is de stijgende zeespiegel?

Een tekort én een overschot aan water bedreigen tegelijkertijd de menselijke beschaving. Kunnen die de zee ooit drinkbaar maken?

In het experiment vormen vier Kilobots de oorsprong van een coördinatenstelsel. De rest kiest om de beurt positie ten opzichte van deze oorsprong, waarbij de afbeelding als voorbeeld dient. De robotjes volgen net zolang de rand van de groep totdat ze het uiteinde van de afbeelding hebben bereikt of totdat ze tegen een ander robotje opbotsen. Op deze manier vullen ze na verloop van tijd de hele afbeelding en kunnen ze zich vormen tot bijvoorbeeld een zeester of een moersleutel.

Algoritme

Een individuele Kilobot is behoorlijk foutgevoelig. Het schuifelen gaat bijvoorbeeld niet heel precies. Ook loopt een robotje wel eens vast of drukt de een de ander uit positie. Het algoritme zorgt dat de zwerm als geheel veel van deze fouten overwint. Een vastgelopen Kilobot kan aan de anderen doorseinen dat ze om hem heen moeten bewegen. Een uit positie gedrukte robot kan uit het infraroodsignaal van zijn buren opmaken dat hij verkeerd staat en dit corrigeren.

In een persbericht zeggen de onderzoekers dat het experiment helpt begrijpen hoe je complexe robotsystemen moet ontwerpen. De verwachting is, zo stellen zij, dat in de toekomst steeds vaker grote groepen robots zullen gaan samenwerken. Denk hierbij aan zelfrijdende auto’s of robots die helpen bij de bestrijding van rampen of milieuvervuiling.

Bekijk hieronder hoe de robots te werk gaan:

Lees ook: