Was ist Schwarmrobotik?
Schwarmrobotik ist ein Ansatz für die Robotik, bei dem viele einfache Roboter anstelle eines einzelnen komplexen Roboters im Vordergrund stehen. Ein Roboterschwarm hat viel mit einer Ameisenkolonie oder einem Bienenschwarm gemeinsam. Kein Einzelner in der Gruppe ist sehr intelligent oder komplex, aber zusammen können sie schwierige Aufgaben ausführen. Die Schwarmrobotik war ein experimentelles Gebiet, aber es wurden viele praktische Anwendungen vorgeschlagen.
Ein herkömmlicher Roboter benötigt häufig komplexe Komponenten und erhebliche Rechenleistung, um die ihm zugewiesenen Aufgaben zu erfüllen. In der Schwarmrobotik ist jeder Roboter relativ einfach und kostengünstig. Als Gruppe arbeiten diese einfachen Maschinen zusammen, um fortgeschrittene Aufgaben auszuführen, für die ansonsten ein leistungsstärkerer und teurerer Roboter erforderlich wäre.
Die Verwendung vieler einfacher Roboter hat auch andere Vorteile. Roboterschwärme haben eine hohe Fehlertoleranz, was bedeutet, dass sie immer noch eine gute Leistung erbringen, wenn einige der einzelnen Einheiten versagen oder zerstört werden. Schwärme sind auch skalierbar, sodass die Größe des Schwarms nach Bedarf vergrößert oder verkleinert werden kann.
Eine Verwendung, die Forscher für die Schwarmrobotik demonstriert haben, ist die Kartierung. Ein einzelner Roboter musste ständig seinen Standort verfolgen, sich daran erinnern, wo er sich befunden hatte, und herausfinden, wie er Hindernissen ausweichen konnte, während er das gesamte Gebiet erkundete. Ein Roboterschwarm könnte einfach so programmiert werden, dass er Hindernissen aus dem Weg geht, während er mit anderen Mitgliedern des Schwarms in Kontakt bleibt. Die Daten aller Roboter im Schwarm werden dann zu einer einzigen Karte zusammengefasst.
Die Schwarmrobotik war ein aufstrebendes Gebiet und stellte die Forscher vor einzigartige Herausforderungen. Das Programmieren eines Schwarms von Robotern unterscheidet sich von anderen Arten der Programmierung. Das Modell des verteilten Rechnens, bei dem viele Computer für eine einzelne große Aufgabe verwendet werden, ist ähnlich. Im Gegensatz zu Distributed Computing befasst sich jedoch jeder Einzelne in der Schwarmrobotik mit einzigartigen Reizen. Beispielsweise befindet sich jeder Roboter zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem anderen Ort.
Einige Ansätze zur Schwarmrobotik verwenden eine Steuereinheit, die andere Roboter koordiniert. Andere Ansätze verwenden Techniken, die der Natur entlehnt wurden, um dem Schwarm selbst eine Art kollektive Intelligenz zu verleihen. Ein Großteil der aktuellen Forschung in der Schwarmrobotik konzentriert sich darauf, den effizientesten Weg zur Verwendung eines Schwarms zu finden.
Die Probleme bei der Organisation eines Schwarms haben die Menschen nicht davon abgehalten, sich vorzustellen, was Schwarmrobotik eines Tages bieten könnte. Einige Wissenschaftler stellen sich einen Schwarm sehr kleiner Mikrobots vor, die zur Erforschung anderer Planeten eingesetzt werden. Andere vorgeschlagene Anwendungen umfassen Such- und Rettungseinsätze, Bergbau und sogar Brandbekämpfung. In Verbindung mit Nanobots - mikroskopisch kleinen Robotern - könnte die Schwarmrobotik sogar in der Humanmedizin eingesetzt werden.