研究人员研究微型机器人的群体行为

在许多领域，小型化正在迅速发展，在机器人技术领域，制造更小单元的趋势也很普遍。未来，用于医疗和制药应用的微型机器人可能能够将药物运送到体内的目标部位。统计物理学可以为这些技术的发展奠定基础。

美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的一组研究人员现在采取了一种新的方法来解决这个问题，通过分析一组机器人以及它们如何基于活性布朗粒子模型作为运动单元的集体来表现。该团队的研究结果表明，可能存在实现可编程活性物质的替代途径，已发表在Science Advances上。

研究人员正在寻找在微米和纳米尺度上执行任务的新方法，否则很难实现，特别是随着设备和组件的小型化开始达到物理极限。正在考虑的一种新选择是使用机器人单元的集合来代替单个机器人来完成任务。

“由于体积小，微型机器人的任务解决能力受到限制，”美因茨大学负责人托马斯·斯佩克教授说。“但是，这样的机器人一起工作的集体很可能能够执行复杂的任务，并取得相当大的成功。统计物理学在这里变得相关，因为它分析模型来描述这种集体行为如何从相互作用中出现，与鸟类聚集在一起时的行为相当。

研究小组研究了许多小型商用机器人的集体行为。这些所谓的助行器通过内部振动传递到两排小腿来推动。由于腿的长度、形状和刚度因机器人而异，因此它们遵循圆形轨道，半径特定于每个步行者。这些机器人看起来像小甲虫一样看起来和移动，具有椭圆形，当它们碰巧相互碰撞时会被送往新的方向。

“我们的目标是检查和描述这些机器人的集体行为，并确定是否有可能从中获得潜在的用途，”该论文的第一作者Frank Siebers补充道。“与此同时，我们作为物理学家也对这些现象本身感兴趣。研究人员能够观察到当机器人集体在其轨道方面存在变化时，即在一个显示出更大多样性的群体中。首先，步行者需要更少的时间来探索他们所处的空间。其次，当它们被包含在封闭的空间中时，它们开始进行自组织的分类。根据它们的轨道半径，机器人要么积聚在封闭墙上，要么开始聚集在空间内部。

统计物理学提供了对集体行为的见解

“例如，有可能利用这种活动让机器人运输负载并与该负载进行交互。他们能够穿越空间的速度将会提高，这意味着负载将更快地交付，“Speck说，概述了一个潜在的应用。“统计物理学可以帮助发现机器人集体可能利用的新策略。

活性物质模型和机器人领域涵盖了生物和非生物世界的许多领域，在这些领域中可以观察到集体行为或集体运动，一个突出的例子是鸟群一致移动的方式。“我们在这里所做的是将我们对集群和集群的理解基础理论应用于机器人系统，”Siebers说。