Individuality in Swarm Robots with the Case Study of Kilobots: Noise, Bug, or Feature?

要約

個人間の差異は、個人と集団の両方の行動の複雑さに寄与するため、魚、ミツバチ、人間などの自然システムで研究されています。
しかし、ロボットの群れなどの人工システムにおける個性は過小評価されているか、無視されていることさえあります。
群れロボット工学における標準からのエージェント固有の逸脱は、通常、単なるノイズとして理解され、たとえばキャリブレーションによって最小限に抑えることができます。
私たちは、ロボットには一貫した偏差があることを観察し、これらの認識と知識をタスクを遂行するために活用できると主張します。
ロボットの動作、感知、振動の個体差によって引き起こされるロボット群内の異質性を測定します。
私たちのユースケースはキロボットであり、ロボットのパフォーマンスが個体差によって異なる場合の動作例を提供します。
私たちは、キロボットによる走光性の非直観的な例を示します。そこでは、校正されていないキロボットが、校正された「理想的」とされるキロボットよりも優れたパフォーマンスを示します。
センシングや振動の不均一性の個人差も測定します。
これらの変化がどのように集団行動の複雑さを高めることができるかについて簡単に説明します。
ロボット群における個性、ひいては多様性についてのこの新しい視点を認識し探求することで、これらのシステムをより深く理解し、アプリケーションの設計と実装の新たな可能性を解き放つことができる可能性があることを提案します。

要約(オリジナル)

Inter-individual differences are studied in natural systems, such as fish, bees, and humans, as they contribute to the complexity of both individual and collective behaviors. However, individuality in artificial systems, such as robotic swarms, is undervalued or even overlooked. Agent-specific deviations from the norm in swarm robotics are usually understood as mere noise that can be minimized, for example, by calibration. We observe that robots have consistent deviations and argue that awareness and knowledge of these can be exploited to serve a task. We measure heterogeneity in robot swarms caused by individual differences in how robots act, sense, and oscillate. Our use case is Kilobots and we provide example behaviors where the performance of robots varies depending on individual differences. We show a non-intuitive example of phototaxis with Kilobots where the non-calibrated Kilobots show better performance than the calibrated supposedly “ideal’ one. We measure the inter-individual variations for heterogeneity in sensing and oscillation, too. We briefly discuss how these variations can enhance the complexity of collective behaviors. We suggest that by recognizing and exploring this new perspective on individuality, and hence diversity, in robotic swarms, we can gain a deeper understanding of these systems and potentially unlock new possibilities for their design and implementation of applications.

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