Swarm of One: Bottom-up Emergence of Stable Robot Bodies from Identical Cells

要約

人間が操作したほとんどのシステムとは異なり、生物学的システムは低レベルの相互作用から出現し、より幅広い多様性と複雑な環境への優れた適応を可能にします。
自然界の形態形成のプロセスに触発され、ロボットの体を事前に定義された形状ではなく、基礎的なプロセスに対する緊急の反応として扱う、ロボットの形態に対するボトムアップ設計アプローチが提案されています。
この論文では、ロボットの群れと単一のロボットとして同時に見ることができる「Swarm-of-One」ポリモーフィック ロボット テストベッドである Loopy について説明します。
Loopy の形状は、物理的にリンクされた均質なセルを使用した自己組織化と形態学的コンピューティングによって共同で決定されます。
実験結果は、Loopy がローブからなる対称的な形状を形成できることを示しています。
同じパラメータのセットを使用すると、たとえ少量の初期ノイズでも、形成されるローブの数が変化する可能性があります。
ただし、安定した構成になると、Loopy には動的パラメータに応じて変形する「慣性」が働きます。
この論文は、自己組織化、形態学的コンピューティング、およびロボット設計の間の接続を確立することにより、将来のより適応性のあるロボット設計の基礎を築きます。

要約(オリジナル)

Unlike most human-engineered systems, biological systems are emergent from low-level interactions, allowing much broader diversity and superior adaptation to the complex environments. Inspired by the process of morphogenesis in nature, a bottom-up design approach for robot morphology is proposed to treat a robot’s body as an emergent response to underlying processes rather than a predefined shape. This paper presents Loopy, a ‘Swarm-of-One’ polymorphic robot testbed that can be viewed simultaneously as a robotic swarm and a single robot. Loopy’s shape is determined jointly by self-organization and morphological computing using physically linked homogeneous cells. Experimental results show that Loopy can form symmetric shapes consisting of lobes. Using the the same set of parameters, even small amounts of initial noise can change the number of lobes formed. However, once in a stable configuration, Loopy has an ‘inertia’ to transfiguring in response to dynamic parameters. By making the connections among self-organization, morphological computing, and robot design, this paper lays the foundation for more adaptable robot designs in the future.

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