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‘当机械人混进’鱼群,你认得出来吗?

《来看看这条可可爱》爱的小鱼,七只这样的小鱼在哈佛大学实验室的一个昏暗的水箱中轻轻游动,用它们的大眼睛相互张望。

这条小鱼叫Bluebot!

实在这是哈佛大学约翰 ‧ 保尔森工程与应用科学学院和威斯生物工程研究所的科学家们研发的一组鱼形水下机械人,它们可以像真正的鱼群《一样有默契地聚在一》起,{也可以自动导航而且寻}找相互,并协作完成义务。

这是科学家们第一次行使水下机械人完成重大的3D{团体行为},最近还登上了《Science Robotics》(的封面)。

灵感泉源于浅海鱼群——隐式协调

在浅海区有一种巧妙的景观,一群群「挨挨挤挤」的鱼紧挨相互、维持队形,它们当中的每一个成员都在不停地游动。人们不禁疑惑,它们总是以云云麋集而重大的阵容快速「行军」,会不会连环追撞或相撞呢?

Bluebot的主要研发职员、哈佛大学的教授Nagpal也产生了同样的疑问,她在一次潜水时看到鱼三五成群地游走,便最先思索:「我们是不是能创造出一个机械人群体,使它们在运动时能具有像鱼群一样的群体一致性?」

实在鱼群的这种行为叫做隐式协调(implicit coordination),这种涣散的、具有自主性的自我组织行为成为了哈佛大学团‘队开发’Bluebots的灵感泉源。

真鱼照样假鱼?蓝色小精灵混入鱼群透过 3D 列印,Bluebot被制造成了鱼的形状,研究职员将自主的3D多鳍运动与3D视觉感知连系在一起。

Bluebot的两个大眼睛里隐藏着摄影机,镜头可以从机械人的外《壳伸出》,将视野最大化,两台摄影镜头的组合为Bluebot提供了360度全向视野。 

一根尾鳍和两个胸鳍可以实现自力的前进和转弯运动,背上的鳍能够控制垂直潜水的深度。 

七个Bluebot上下都被装上了蓝色LED灯,化身为蓝色小精灵混入鱼群,由7尾小鱼组成的机械人鱼群叫做Blueswarm,(它们的大眼睛镜头)可以在靠近360度的视野中寻找四周的蓝色LED(灯光),也就是它的同类。两个(灯光)之间的距离被设定为距86公分,有了这些简朴的讯息,每个Bluebot都可以确定与另一个机械人的距离。

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<真正模>拟鱼群自我组织行为,完成水下征采义务

确定和同类之间的距离只能保证它们不会追撞,但若何真正的模拟鱼群的自我组织行为呢?

《原来》LED《光源随着每个机械》人所在的位置和周边环境可以散发出差异强弱的(灯光),相机和光敏感测器可以辅助机械人作出快速的车载图像处置,这样每条小鱼都可以对其游泳动作和发光情形举行调整,进而自动的将多个Bluebot【组织成集群在水中】游动。

它还可以构建出一种特殊的模式,让新加入的机械人小鱼不管在任何角度 *** 队伍都能实时顺应「鱼群」的运动状态。 

除此之外,研究职员还行使Blueswarm视觉之间的相位匹配,做到了鱼群的征采义务。

义务是这样的:

「第一步是涣散」,演算法将机械人涣散开来寻找目的,“进而最大”化它们的距离,获得更好的覆蓋局限,“发现目”的的机遇就会增添。

第二步,目的红色LED《指示灯亮起》,当一只Bluebot小鱼发现目的时,它最先闪灼自己的蓝色LED,向其同伴发出讯号;另一个机械人看到闪灼的蓝色,其演算法将从涣散指令切换为聚合指令,进而将机械人群集在目的周围。第三步,所有机械人都找到红光『源』时,义务竣事。这场征采义务连续了90秒:第一只小鱼机械人在20 秒后检测到了目的[;然后在10秒钟之内,所有其他机械人都注重到了它的警报,并最先向闪灼的LED迁徙;获光源的进入机械人也最先闪灼,以增强警报讯号;90秒后,目的被所有机械人笼罩。

融入自然,开创水下机械人领域的先河

哈佛大学开发的Blueswarm{机}械人鱼群可以说开创了水下机械人领域的先河,它不仅在形状上模拟了鱼,甚至把鱼的集群行为也模拟得惟妙惟肖,让仿生机械人真正的融“入”了自然界。

虽然过去也泛起过不少有趣的水下机械人,最常见的类型是一种「<鱼>雷」式机械人,这种机械人在开放水域【巡航】时效率很高,但不适用于在珊瑚礁或码头的角落和裂缝中巡航。

纵然我们可以容易看出机械人鱼和真正的鱼之间的差异,但在鱼的眼里,它和自己没什么差异,Blueswarm在游动时也不会发出声响而吓走鱼群。

哈佛大学团队的开发职员之一,Berlinger 示意:「<机械人通常被部署在人>类无法靠近,或是危险的区域,‘在这些地方’,人类无法对机械人举行《干预》。在这种情形下,‘一个能够自给’自足,且具有高度自主性的群体的优势就异常显著。透过对隐式协和谐 3D 视觉的使用,我们能够在没有GPS和WiFi支援的水下环境,建立一个具有高度自主性和灵活性的水下系统。」

不外照样有网友忧郁:「若是被大鱼吃了怎么办?」

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见过大世面的女人,穿衣服装都注重这四个细节,成熟优雅有格调
4 条回复
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    (2021-03-07 00:01:22) 1#

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    (2021-03-09 00:01:18) 2#


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