Kilobot: Lasst tausend Roboter schwärmen
"Seestern!" , "K!" , "Schraubenschlüssel!" - kaum ist das Kommando gegeben, schwärmen die kleinen Roboter aus. Solange, bis sich zu der vorgegebenen Form zusammengefunden haben.
Kilobots(öffnet im neuen Fenster) heißen die kleinen Schwarmroboter, die Forscher der Self-Organizing Systems Research Group(öffnet im neuen Fenster) an der Harvard-Universität in Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts entwickelt haben . Der Name der Roboter bezieht sich nicht auf deren Gewicht, sondern auf ihre Zahl: Der Schwarm bestehe aus 1.024 von ihnen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Science(öffnet im neuen Fenster) .
Drei Zentimeter großer Roboter
Ein Kilobot hat einen Durchmesser von 33 mm und ist 34 mm hoch. Die Beine sind etwa 20 mm lang. Der Roboter verfügt über eine kleine Hauptplatine mit einem Atmega-328-Mikroprozessor mit einer Taktrate von 8 MHz, der den Roboter steuert. Als Arbeitsspeicher stehen 2 KByte SRAM zur Verfügung, als Datenspeicher 32 KByte sowie 1 KByte EEPROM.
Die Beine sind zwar starr. Dennoch kann sich ein Kilobot bewegen: Er hat zwei Vibrationsmotoren, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Die Energie liefert ein kleiner Lithium-Ionen-Akku, der eine Laufzeit von etwa drei Stunden ermöglicht.
Kommunikation per Infrarot
Um sich zu einem Stern oder einem Buchstaben zusammenzufinden, müssen die Kilobots miteinander kommunizieren. Dazu hat jeder Roboter eine Infrarotsende- und -empfangseinheit, die an der Unterseite sitzt. Der Infrarotstrahl wird dabei über die Oberfläche, auf der der Kilobot steht, reflektiert. Die Reichweite beträgt etwa 7 cm.
Sollen die Roboter sich zu einer Form zusammenfinden, wird der Befehl dazu an vier Roboter übermittelt. Die weitere Koordination übernehmen die Roboter selbst. Es sei das erste Mal, dass ein Schwarm-Algorithmus mit einer so großen Zahl von Robotern getestet worden sei. Bislang hätten die Schwärme selten aus mehr als 100 Exemplaren bestanden. Ein Grund dafür sei, dass die Algorithmen für einen so großen Schwarm oft nicht leistungsfähig genug seien, sagen die Harvard-Forscher.
Vorbild Natur
Vorbild für die Schwärmerei ist die Natur. "Die Schönheit biologischer Systeme besteht in ihrer Einfachheit - und dass sie dennoch in großer Zahl das scheinbar Unmögliche erreichen können" , sagt der Leiter der Self-Organizing Systems Research Group, Radhika Nagpal(öffnet im neuen Fenster) . "Wir lassen uns vor allem von Systemen inspirieren, bei denen Individuen sich selbstständig zusammenfinden, um eine Aufgabe zu lösen." Ameisen etwa, die eine Brücke bilden, über die andere gehen können.
2012 gewann der Kilobot einen Preis der Organisation African Robots Network . Ziel war es, einen Bildungsroboter für zehn US-Dollar zu schaffen. Der Kilobot ist Open Source und kann nachgebaut werden.