Ein Problem, das es in der Robotik zu lösen gilt, ist die Kommunikation größerer Gruppen von Robotern. Einem Team von Forschern der University of Lincoln gelang es, mittels künstlicher Pheromone eine Gruppe kleiner Roboter in Echtzeit kommunizieren und sie so wie einen intelligenten Schwarm agieren zu lassen.


Schwarmintelligenz dank natürlichem Vorbild

Pheromone sind chemikalische Mittler, die von Tieren – insbesondere Insekten – und Pflanzen produziert und eigesetzt werden, um eine Verhaltensänderung bei Mitgliedern der selben Spezies zu erreichen, die den Pheromonen ausgesetzt werden. Durch die globale Artenvielfalt gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Pheromonen, die verschiedene Funktionen erfüllen. Einige markieren ein Territorium, andere lösen Aggressionen aus und wieder andere ziehen das andere Geschlecht an.


Unter Insekten dienen die meisten Pheromonen dazu, ein schnell reagierendes Kommunikationssystem aufzubauen. Genau diese Effekte wollten die Forscher rekonstruieren. Roboter, die als intelligenter Schwarm agieren, haben in der Robotik großes Einsatzpotential. Theoretisch wäre es sogar möglich, Schwärme kleiner Roboter einzusetzen, um größere Maschinen zu konstruieren. Möglich wäre es theoretisch auch, Roboterschwärme zum Auffinden verschütteter Menschen nach Katastrophen wie etwa Erdbeben einzusetzen.

Echtzeitkommunikation würde in solchen Einsatzszenarios einen großen Vorteil bieten und die Reaktionsgeschwindigkeiten des Schwarms erhöhen. Momentan werden Informationen zwischen Robotern in einem Schwarm mit drahtlosen Systemen wie Funk oder Infrarot übertragen. Die neue Methode, die auf künstliche Pheromone zurückgreift, ist deutlich direkter, schneller und effizienter.

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Pheromone leiten Navigation

Erste Tests fanden mit simulierten Pheromonen statt. Dabei wurden die Roboter auf einem LCD-Screen platziert, auf dem Muster dargestellt wurden. Mittels Lichtsensoren folgten die Roboter diesen Mustern und bewegten sich als Schwarm. Mit Einsatz eines “Spur-Pheromons” wollen die Forscher in Zukunft die Navigation der Roboter erleichtern. Momentan müssen die Roboter in so einer Situation permanent Kollisionswarnungssignale senden, empfangen und verarbeiten. Dies benötigt Zeit und Rechenpower.

Die Forscher nennen das neue System COS-phi (Communication System via Pheromone) und zeigten damit, dass ein relativ einfaches Set von Regeln komplexe Gruppenaktionen auslösen kann. “We can produce precise and high resolution trails, control the diffusion, evaporation and density of the pheromones, and encode individual pheromones using different colors. COS-phi also simulates the interaction of different pheromones that can amplify or suppress each other, resulting in complex swarm behaviors, just as they do in the natural world”, so Farshad Arvin, der das Projekt leitet.

Das Team hält die entwickelte Methode für so signifikant für den Bereich der Robotik, dass es die Ergebnisse für Forschungsgruppen weltweit zur Verfügung stellt. Die Ergebnisse wurden auf der International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) in Hamburg vorgestellt.

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