Das TERMES-Projekt: Simple Schwarmroboter erstellen komplexe Strukturen

Die im TERMES-Projekt entwickelten einfachen Arbeitsroboter können im Schwarm komplexe Strukturen mit Hilfe von Regeln zur Selbstorganisation erschaffen.

Nach dem Vorbild der talentiertesten Baumeister der Natur, den Termiten, haben Justin Werfel  (1),Kirstin Petersen  (2),Radhika Nagpal  (3) von der Harvard University, USA, einen Schwarm einfacher Arbeitsroboter im Bauhandwerk programiert. Bereits 2011 zeigten sie, dass wenige, immer gleiche Handlungsabläufe für einen einzelnen Roboter durch das Aufstellen von Regeln zur Selbstorganisation in einem Schwarm führen. Mit dem Bau von Treppen legten sie den Grundstein für die Errichtung komplexerer Strukturen (4).

Nach einer Laufzeit des TERMES-Projektes von vier Jahren haben die Harvard- Wissenschaftler nun einen Robot-Schwarm entwickelt, der komplexe dreidimensionale Strukturen aus formschlüssigen Bauelementen erbauen kann. Ein dezentraler Compiler übersetzt den Bauauftrag in einen Satz an Verkehrs- und Arbeitsregeln, der den individuellen Robotern vorgegeben wird. Jeder Roboter arbeitet selbstständig und wird nicht von einer allwissenden Königin zentral gesteuert. Durch das Erfassen ihrer Umgebung, z.B. aus befahrbaren Wegbereichen, Hindernissen und fehlenden Bauelementen organisieren sich die einzelnen Einheiten selbst und legen ihren Baustein an einer nach dem Bauplan korrekten Position ab (5).

Ob einer oder viele Roboter – zum Ende kommen sie immer

Der Roboterschwarm erfüllt seinen Bauauftrag unabhängig davon, wie viele einzelne Roboter im Einsatz sind; nur die Arbeitszeit variiert entsprechend.

Die Vorzüge des Schwarmkonzeptes aus einfachen Robotern liegen neben den Kosten vor allem in der höheren Fehlertoleranz. Der Ausfall einzelner Einheiten kann relativ schnell und unkompliziert durch neue Roboter ausgeglichen werden, ohne dass dabei Informationen über den Gesamtplan verloren gehen.

Quellen und Verweise

(1) sciencemag.org – Justin Werfel
(2) sciencemag.org – Kirstin Petersen
(3) sciencemag.org – Radhika Nagpal
(4) spectrum.ieee.org/…/little-termite-robots-cooperate-to-build-big-structures
(5) spectrum.ieee.org/…/termes-project-concludes-insect-robots-declare-victory

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