自組織微型機(jī)器人將很快涌入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域

Patrick Nelson

大量螞蟻般的、自組織的微型機(jī)器人很快就可以執(zhí)行任務(wù)，比如在工廠里推送物體、發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)線的故障點(diǎn)，以及報(bào)告環(huán)境數(shù)據(jù)等。

能夠跳躍和爬行的微型機(jī)器人很快就會(huì)被加入到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中。這些設(shè)備是一種帶有腿狀附件的印刷電路板，工作時(shí)不需要帶寬很寬的網(wǎng)絡(luò)，彼此之間以自組織的方式工作，高效地進(jìn)行通信。

最近發(fā)布的一些突破性發(fā)明使這些類似螞蟻的助手成為可能。

振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人

第一個(gè)發(fā)明是利用超聲波和其他來源（例如壓電致動(dòng)器）的振動(dòng)，使微型機(jī)器人能夠響應(yīng)命令。壓電效應(yīng)是指某些材料在機(jī)械壓力作用下產(chǎn)生電荷。

佐治亞理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)制造出了振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的3D打印微型機(jī)器人。只有0.07英寸長，像螞蟻一樣的裝置——他們稱之為“微型鬃毛機(jī)器人”，有四到六條細(xì)長的腿，能夠按照腿的設(shè)計(jì)對不同的顫動(dòng)頻率作出反應(yīng)，分別移動(dòng)。

研究人員說，微型機(jī)器人可以用來感知環(huán)境變化，還能移動(dòng)材料。

佐治亞理工學(xué)院助理教授Azadeh Ansari在一篇文章中寫道：“當(dāng)微型鬃毛機(jī)器人上下移動(dòng)時(shí)，可通過優(yōu)化腿的設(shè)計(jì)，將垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為定向運(yùn)動(dòng)。”通過頻率和振幅來完成轉(zhuǎn)向。研究人員介紹說，甚至還能跳躍和游泳。

能越過任何表面的自組織微型機(jī)器人

在另一項(xiàng)發(fā)明中，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的科學(xué)家們介紹說，他們已經(jīng)克服了運(yùn)動(dòng)的局限性，現(xiàn)在可以讓微型自組織機(jī)器人越過任何表面。在工廠里推物體就是一種應(yīng)用。

機(jī)器人已經(jīng)能跳起來了，而現(xiàn)在它們還能自我組織。這所瑞士大學(xué)的有腿PCB機(jī)器人群能夠自己計(jì)算出需要多少其他微型機(jī)器人伙伴才能完成某一項(xiàng)工作。此外，機(jī)器人群的臨時(shí)性、群體性和自組織特性意味著它不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的失敗——當(dāng)需要時(shí)，替代機(jī)器人會(huì)被組織起來，加入到工作環(huán)境中。

自組網(wǎng)是這類機(jī)器人的發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)自組網(wǎng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以隨機(jī)的分布傳感器，而作為基本節(jié)點(diǎn)的傳感器知道怎樣進(jìn)行通信。路由器不參與其中。這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采樣來確定附近還有哪些其他節(jié)點(diǎn)，包括需要多少帶寬等。

這一概念的原理與市場營銷人員僅僅通過詢問一個(gè)有代表性的群體（而不是每個(gè)人）的想法，來對公眾意見進(jìn)行采樣的原理相同。螞蟻也是這樣來衡量蟻巢的大小，它們只計(jì)算碰到的螞蟻，從不計(jì)算所有的鄰居。

這種魯棒的網(wǎng)絡(luò)非常適合傳感器被無意中移動(dòng)了位置的情形。幾年前，當(dāng)我撰寫關(guān)于這一理論的文章時(shí)，我舉了隨機(jī)散布在活火山中的環(huán)境傳感器的例子。

瑞士機(jī)器人（與大阪大學(xué)聯(lián)合開發(fā)）使用了相同的概念。它們也可以放在需要環(huán)境觀察的地方，工廠熱點(diǎn)就是一個(gè)例子。集體智能還意味著不再使用GPS或者視覺反饋功能，這與目前的無人機(jī)技術(shù)不同。

更小的工業(yè)機(jī)器人

賓夕法尼亞大學(xué)教授Marc Miskin今年3月在美國物理學(xué)會(huì)發(fā)表演講時(shí)說，他正在研究更小的機(jī)器人。

Kenneth Chang在《紐約時(shí)報(bào)》的一篇文章中寫道：“它們能爬進(jìn)手機(jī)電池，清潔電池，讓電池恢復(fù)活性。培養(yǎng)皿中的數(shù)百萬個(gè)微型機(jī)器人可以用來測試網(wǎng)絡(luò)和通信方面的概念。”

Patrick Nelson是音樂產(chǎn)業(yè)交易出版物《生產(chǎn)者報(bào)告》的編輯和出版人，曾為許多科技博客撰稿。Nelson寫了一部經(jīng)典小說《蔓延論》。

原文網(wǎng)址

https：//www.networkworld.com/article/3429200/self-organizing-micro-robots-may-soon-swarm-the-industrial-iot.html