Ohne dass ihnen jemand dabei hilft, stellen die Kilobots Figuren nach. Um sich richtig anzuordnen, brauchen die kleinen Roboter allerdings einige Stunden. Auf drei dünnen Beinchen wackeln sie an ihre Position, indem sie – wie Ameisen – einfachste Regeln befolgen.
Stuttgart - Wissenschaftler der Harvard University haben erstmals einen Schwarm von mehr als eintausend Robotern darauf programmiert, sich ohne menschliches Zutun selbst zu organisieren. Die Roboter können sich so anordnen, dass Formen wie Buchstaben oder Figuren entstehen. Michael Rubenstein und seine Kollegen haben sich bei der Entwicklung am Verhalten von Insekten wie Bienen und Ameisen orientiert, die in Schwärmen agieren. „Schwarmverhalten zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Individuum den gleichen, einfachen Regeln folgt“, sagt Heinz Wörn, Leiter des Instituts für Anthropomatik und Robotik am Karlsruher Institut für Technologie. „Für die Programmierung werden Algorithmen verwendet, wie sie in der Natur vorkommen.“
Die runden Roboter heißen Kilobots und sehen aus wie Eishockeypucks mit einer Antenne. Sie gleiten mit Vibrationsmotoren auf drei dünnen Beinen über die Oberfläche und kommunizieren untereinander mit Infrarotlicht. Zu Beginn stehen die 1024 Roboter in einem unförmigen Haufen dicht an dicht. Gibt man ihnen die Aufgabe, eine bestimmte Figur zu bilden, setzt sich einer nach dem anderen der außen stehenden Roboter in Bewegung. Um einen Stau zu vermeiden, starten die Roboter zeitversetzt. Das geschieht nach dem Zufallsprinzip. Sie bewegen sich immer entlang des Rands der Gruppe und versuchen, einen Abstand von zwei Zentimetern zu ihren Nachbarn einzuhalten.
Echte Roboter funktionieren anders als virtuelle
Die Roboter orientieren sich an einem gemeinsamen Koordinatensystem, dessen Nullpunkt durch vier Startroboter definiert wird, die an ihrem Platz stehen bleiben. Die Roboter bestimmen ihre Lage, indem sie mit ihren Nachbarn kommunizieren. Dadurch erkennen sie zum Beispiel, wie viele Roboter zwischen ihnen und den vier Ausgangsrobotern stehen. Rund zwölf Stunden dauert es, bis die Roboter die gewünschte Figur bilden.
Zwar kollidieren die Roboter gelegentlich, doch der Prozess kommt wegen solcher Pannen nicht zum Erliegen. In der Natur und in Computersimulationen wird dieses Schwarmverhalten schon lange erforscht. Doch es gebe eine „erhebliche Diskrepanz zwischen Konzept und Umsetzung“, schreiben Rubenstein und seine Kollegen im Fachmagazin „Science“. Das Projekt soll helfen, die Lücke zu schließen.