利用声波协作的微型机器人集群展现出群体智能

编辑者: Vera Mo

宾夕法尼亚州立大学的伊戈尔·阿隆森教授领导的国际研究团队开发出一种新型微型机器人技术,这些机器人能够通过声波协调形成庞大的群体,并展现出类似智能的行为。这项研究成果于2025年8月12日发表在《Physical Review X》杂志上,其灵感来源于自然界中动物利用声学信号进行交流和导航的机制。每个微型机器人均配备声波发射器和探测器,使其能够对声场做出反应,通过调整发射频率来迁移至信号最强的区域,从而形成具有多种形态的自组织结构,包括类似蛇的实体、局部聚集体以及旋转环等。这些协同工作的群体展现出表型鲁棒性、集体决策能力和环境感知等涌现功能。

这些声波驱动的微型机器人群体在环境科学领域具有广泛的应用前景,可用于修复受污染的区域。在医学领域,它们有望在人体内部执行微创手术。它们能够自我组织并适应复杂任务的能力,标志着群体机器人技术的一大进步。这项研究建立在先前相关领域研究的基础上,包括2022年展示的用于引导微型机器人群体的声学虚拟墙技术,以及2025年推出的用于声泳相互作用的AcoustoBots。进一步的研究表明,这种声波协调的微型机器人群体在面对环境变化时表现出卓越的适应性,例如在遇到局部障碍物时,群体能够通过改变其声波发射模式来重新配置自身结构,绕过障碍物后又能迅速恢复原有的紧密队形。科学家们还在探索利用不同频率的声波来为群体中的不同子集分配特定任务,从而实现更精细化的控制和更高效的协同作业。这项技术的发展预示着未来在精密制造、环境监测和医疗诊断等多个领域将有革命性的应用。

来源

  • Mirage News

  • Acoustic signaling enables collective perception and control in active matter systems

  • Rolling microswarms along acoustic virtual walls

  • Swarming microrobots self-organize into diverse patterns

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