Los bancos de peces exhiben comportamientos complejos y sincronizados que los ayudan a encontrar comida, migrar y evadir a los depredadores. Ningún pez o equipo de peces coordina estos movimientos ni los peces se comunican entre sí sobre qué hacer a continuación. Más bien, estos comportamientos colectivos surgende la llamada coordinación implícita: peces individuales que toman decisiones basadas en lo que ven hacer a sus vecinos
Este tipo de autoorganización y coordinación descentralizadas y autónomas ha fascinado durante mucho tiempo a los científicos, especialmente en el campo de la robótica.
Ahora, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica han desarrollado robots inspirados en peces que pueden sincronizar sus movimientos como un banco de peces real,sin ningún control externo. Es la primera vez que los investigadores han demostrado comportamientos colectivos 3D complejos con coordinación implícita en robots submarinos.
"Los robots a menudo se despliegan en áreas que son inaccesibles o peligrosas para los humanos, áreas donde la intervención humana podría ni siquiera ser posible", dijo Florian Berlinger, candidato a doctorado en SEAS y Wyss y primer autor del artículo. "En estas situaciones, realmente te beneficia tener un enjambre de robots altamente autónomo que es autosuficiente. Mediante el uso de reglas implícitas y percepción visual en 3D, pudimos crear un sistema que tiene un alto grado de autonomía y flexibilidad bajo el agua donde cosas como GPS y WiFino son accesibles. "
La investigación se publica en Ciencia robótica .
El enjambre robótico inspirado en peces, denominado Blueswarm, se creó en el laboratorio de Radhika Nagpal, profesora Fred Kavli de Ciencias de la Computación en SEAS y miembro asociado de la facultad en el Instituto Wyss. El laboratorio de Nagpal es pionero en sistemas autoorganizados,desde su enjambre de 1.000 robots Kilobot hasta su equipo de construcción robótica inspirado en las termitas.
Sin embargo, la mayoría de los enjambres robóticos anteriores operaban en un espacio bidimensional. Los espacios tridimensionales, como el aire y el agua, plantean desafíos importantes para la detección y la locomoción.
Para superar estos desafíos, los investigadores desarrollaron un sistema de coordinación basado en la visión en sus robots de peces basado en luces LED azules. Cada robot submarino, llamado Bluebot, está equipado con dos cámaras y tres luces LED. El pescado a bordoLas cámaras con lentes detectan los LED de Bluebots vecinos y utilizan un algoritmo personalizado para determinar su distancia, dirección y rumbo. Basándose en la producción y detección simples de luz LED, los investigadores demostraron que el Blueswarm podría exhibir comportamientos complejos autoorganizados, incluida la agregación, dispersión y formación de círculos.
"Cada Bluebot reacciona implícitamente a las posiciones de sus vecinos", dijo Berlinger. Entonces, si queremos que los robots se agreguen, entonces cada Bluebot calculará la posición de cada uno de sus vecinos y se moverá hacia el centro.que los robots se dispersen, los Bluebots hacen lo contrario. Si queremos que naden como una escuela en un círculo, están programados para seguir las luces directamente frente a ellos en el sentido de las agujas del reloj ".
Los investigadores también simularon una misión de búsqueda simple con una luz roja en el tanque. Usando el algoritmo de dispersión, los Bluebots se esparcen por el tanque hasta que uno se acerca lo suficiente a la fuente de luz para detectarlo. Una vez que el robot detecta la luz,sus LED comienzan a parpadear, lo que activa el algoritmo de agregación en el resto de la escuela. A partir de ahí, todos los Bluebots se agregan alrededor del robot de señalización.
"Nuestros resultados con Blueswarm representan un hito importante en la investigación de los comportamientos colectivos autoorganizados bajo el agua", dijo Nagpal. "Los conocimientos de esta investigación nos ayudarán a desarrollar futuros enjambres submarinos en miniatura que puedan realizar un seguimiento ambiental y realizar búsquedas enpero entornos frágiles como los arrecifes de coral. Esta investigación también allana el camino para comprender mejor los bancos de peces, recreando sintéticamente su comportamiento ".
La investigación fue coautora del Dr. Melvin Gauci, ex becario de desarrollo tecnológico de Wyss. Fue financiada en parte por la Oficina de Investigación Naval, el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica y un premio de investigación de Amazon AWS.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=1pflbeDRkUs&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard . Original escrito por Leah Burrows. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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