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Plataformas de robótica de enxame

Enxames robóticos[1] empregam colaboração multi-robôs com inspiração na natureza. Por exemplo, podem implementar mecanismos de inteligência coletiva como a agregação de abelhas.[2][3] O objetivo principal é controlar um grande número de robôs (cada um com capacidade sensorial e de processamento limitada) para completar uma tarefa ou problema comum. Limitações de hardware e custo de plataformas robóticas presentemente limitam a investigação em robótica de enxame a ser realizada em um simulador de robótica (por exemplo, Stage,[4] ARGoS[5]). Por outro lado, simulação de cenários de enxame que precisam de um grande número de agentes é extremamente complexa, e muitas vezes imprecisa, devido à má modelagem de condições externas e limitação da computação.

Neste artigo, várias plataformas de robótica móvel que foram desenvolvidas ou utilizadas em aplicações de enxame robótico são apresentadas.

Plataformas

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Várias plataformas de robô móvel foram desenvolvidas para o estudo de aplicações de enxame.

Robô Sensor/ Módulo Movimento/ Velocidade máxima Tamanho/Diâmetro Tempo de autonomia Universidade/Instituto Software de código aberto Hardware livre Descrição Imagem
AMiR distância, luz, bearing roda, 10 cm/s 6.5 cm 2 h University Putra Malaysia Sim Sim AMiR[6] é uma plataforma de robótica de enxame de baixo custo, desenvolvida como um robô móvel de código e hardware abertos. Muitas pesquisas em agregação de abelhas [2] (BEECLUST) foram conduzidas com AMiR (por exemplo, Fuzzy decisioning[3]).
 
Alice distância, câmera roda, 4 cm/s 2.2 cm 10 h École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suíça Alice é uma plataforma de robótica de enxame construída num pacote bem compacto. Alice tem sido usada em várias aplicações de pesquisa de enxames, como o encorporamento da agregação de baratas.[7]
Colias distância, luz, bump, bearing, alcance roda / 35 cm/s 4 cm 1-3 h CIL na University of Lincoln, Reino Unido Sim Colias[8][9] é uma plataforma de hardware aberto de baixo custo que foi desenvolvida para uso em aplicações de robótica de enxame.
 
Swarm of Colias robot
Colias-III Camera, distância, luz, bump, bearing roda, 35 cm/s 4 cm 1-3 h CIL na University of Lincoln, Reino Unido Sim Colias-III[10] é uma versão estendida do micro-robô Colias. Foi desenvolvida principalmente para implementação de sistemas de visão bio-inspirados.
 
Colias-III
Droplets Correll Lab na University of Colorado Sim[11] Sim Droplets são plataformas experimentais de código e hardware abertos para pesquisa de enxames em larga escala.[11][12][13] A equipe juntou fundos via crowdfunding para construir 1000 desses 'Droplets'.[14]
E-puck distância, câmera, bearing, acelerômetro, microfone roda / 13 cm/s 7.5 cm 1-10 h École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suíça Sim[15] Sim E-puck[16] é um dos robôs mais bem sucedidos no ramo e foi projetado inicialmente para educação. Porém, devido à sua simplicidade, é também frequentemente usado em pesquisa de robótica de enxame. Ele tem baterias que podem ser trocadas e um tempo de autonomia de 2-4 h.
 
e-puck mobile robot
Jasmine distância, luz, bearing roda , N/A 3 cm 1-2 h University of Stuttgart, Alemanha Sim[17] Sim Jasmine[18] é uma plataforma de robótica de enxame que foi usada em várias pesquisas de robótica de enxame.[2]
 
Swarm of open-source Jasmine micro-robots
Kilobot distância, luz vibration, 1 cm/s 3.3 cm 3 - 24 h Harvard University, EUA Sim[19] Sim[20] Kilobot[21] é uma plataforma de robótica de enxame relativamente recente com funções inovadoras como carregamento em grupo r programação em grupo. Devido à sua simplicidade e baixo consumo de energia, tem um longo tempo de autonomia de até 24h. Robôs são carregados manualmente em grupos em uma estação especial de carga.
Kobot distância, bearing, visão, bússola roda , N/A 12 cm 10 h KOVAN Research Lab, Middle East Technical University, Turquia Kobot[22] é um robô móvel desenhado especificamente para pesquisa em robótica de enxame. Tem vários sensores que o tornam ideal para implementar vários cenários de enxame, como movimento coordenado. Tem aproximadamente 10 h de tempo de autonomia. Tem baterias removíveis que são carregadas manualmente. Foi utilizado na implementação de um cenário de auto-organização.[23]
Mona distância, bump, alcance, RF roda, 5 cm/s 6.5 cm Perpetual University of Manchester, Reino Unido Sim[24] Mona é um robô de código aberto projetado principalmente para testar a ideia de um enxame robótico perpétuo. Foi desenhada como uma plataforma modular que permite a adição de módulos que são adicionados ao topo da plataforma, como comunicação sem fio ou uma placa de visão. A versão mais recente do robô, Mona-e, é desenvolvida como uma plataforma educacional.
 
Mona robot designed for perpetual robotic swarm
R-One luz, infravermelho, giroscópio, bump, acelerômetro roda, 30 cm/s 10 cm 6 h Rice University, EUA Sim[25] R-one[26] é um robô de baixo custo para pesquisa e educação. Foi usado em vários estudos de robótica de enxame.
S-bot luz, infravermelho, posição, força, velocidade, temperatura, umidade, acelerômetro, microfone treels 12 cm 2 h École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suíça S-bot[27] é uma das plataformas de robótica de enxame mais influentes e capazes. S-bots têm um design único de gripper capaz de segurar objetos e outros S-bots.. Eles têm autonomia de aproximadamente 1h.
SwarmBot alcance, bearing, câmera, bump roda, 50 cm/s 12.7 cm 3 h Rice University, EUA Sim SwarmBot[28] é outra plataforma bem sucedida desenvolvida para a pesquisa em robótica de enxames. Tem aproximadamente 3 h de autonomia e os robôs são capazes de encontrar estações de carga posicionadas em paredes e se cornectar.

Referências

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  1. ↑ Şahin, Erol.
  2. ↑ a b c Schmickl, Thomas, et al.
  3. ↑ a b Arvin, Farshad, et al.
  4. ↑ Vaughan, Richard.
  5. ↑ Pinciroli, Carlo, et al.
  6. ↑ Arvin, Farshad, et al. "Development of a Miniature Robot for Swarm Robotic Application". International Journal of Computer and Electrical Engineering 1.4 (2009): 436.
  7. ↑ Garnier, Simon, et al. "The embodiment of cockroach aggregation behavior in a group of micro-robots". Artificial Life 14.4 (2008): 387-408.
  8. ↑ «Low-cost autonomous robots replicate swarming behavior». New Atlas. Consultado em 4 de janeiro de 2017 
  9. ↑ Arvin, Farshad, et al. "Colias: An Autonomous Micro-robot for Robotic Swarm Applications." International Journal of Advanced Robotic Systems 11 (2014): 113.
  10. ↑ Hu, Cheng, et al. "A Bio-inspired Embedded Vision System for Autonomous Micro-robots: the LGMD Case",IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 2016.
  11. ↑ a b «Droplets». Correll Lab. 20 de dezembro de 2012. Consultado em 4 de janeiro de 2017 
  12. ↑ «Ping Pong Ball-Sized Robots Can Swarm Together To Form A Smart Liquid». Popular Science. Consultado em 4 de janeiro de 2017 
  13. ↑ Solon, Olivia. «Swarm of tiny robots form 'liquid that thinks' (Wired UK)». Wired UK. Consultado em 4 de janeiro de 2017 
  14. ↑ «Droplets – Swarm Robotics». Consultado em 4 de janeiro de 2017 
  15. ↑ «e-puck». Consultado em 7 de janeiro de 2017. Arquivado do original em 10 de março de 2017 
  16. ↑ Mondada, Francesco, et al. "The e-puck, a robot designed for education in engineering." Proceedings of the 9th conference on autonomous robot systems and competitions. Vol. 1. No. LIS-CONF-2009-004. IPCB: Instituto Politécnico de Castelo Branco, 2009.
  17. ↑ «Swarmrobot Open-source micro-robotic project». www.swarmrobot.org. Consultado em 7 de janeiro de 2017 
  18. ↑ Kernbach, Serge, et al. "Re-embodiment of honeybee aggregation behavior in an artificial micro-robotic system." Adaptive Behavior 17.3 (2009): 237-259.
  19. ↑ «acornejo/kilobot-labs». GitHub. Consultado em 7 de janeiro de 2017 
  20. ↑ «Self-organizing Systems Research Group». www.eecs.harvard.edu. Consultado em 7 de janeiro de 2017. Arquivado do original em 26 de outubro de 2014 
  21. ↑ Rubenstein, Michael, et al. "Kilobot: A low cost robot with scalable operations designed for collective behaviors." Robotics and Autonomous Systems 62.7 (2014): 966-975.
  22. ↑ Turgut, Ali E., et al. "Kobot: A mobile robot designed specifically for swarm robotics research." Middle East Technical University, Ankara, Turkey, METUCENG-TR Tech. Rep 5 (2007)
  23. ↑ Turgut, Ali E., et al. "Self-organized flocking in mobile robot swarms." Swarm Intelligence 2.2-4 (2008): 97-120.
  24. ↑ «Mona Robot». Consultado em 8 de março de 2017 
  25. ↑ «Multi-Robot Systems Lab - Rice University, Houston TX». mrsl.rice.edu. Consultado em 4 de janeiro de 2017 
  26. ↑ McLurkin, James, et al. "A low-cost multi-robot system for research, teaching, and outreach." Distributed Autonomous Robotic Systems. Springer Berlin Heidelberg, 2013. 597-609.
  27. ↑ Mondada, Francesco, et al. "SWARM-BOT: A new distributed robotic concept." Autonomous robots 17.2-3 (2004): 193-221.
  28. ↑ McLurkin, James, et al. "Speaking Swarmish: Human-Robot Interface Design for Large Swarms of Autonomous Mobile Robots". AAAI Spring Symposium: To Boldly Go Where No Human-Robot Team Has Gone Before. 2006.
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