面向可编程物质的仿生能量分布
分布式、并行与集群计算
2020-07-21 v2 机器人学
摘要
在主动可编程物质系统中，各个模块需要持续的能量供应以参与系统的集体行为。这些系统通常由至少一个模块可访问的外部能量源供电，并依赖模块间的能量传输在整个系统中分配能量。尽管在解决可编程物质硬件中功率管理的挑战性方面已付出大量努力，但可编程物质的算法理论在很大程度上忽略了能量使用和分布对算法可行性与效率的影响。在本研究中，我们提出了一种在变形虫机器人模型中的能量分布算法，其灵感松散地来源于枯草芽孢杆菌生物膜的生长行为。这些细菌利用化学信号来交流其代谢状态并调节整个生物膜的营养消耗，确保所有细菌都能获得所需的营养。我们的算法类似地利用通信在存在饥饿模块时抑制能量使用，使所有模块都能获得满足其需求的充足能量。作为一项支持性但独立的结果，我们扩展了变形虫机器人模型中成熟的生成森林原语，使其在存在崩溃故障时能够自稳定。最后，我们展示了如何利用这种自稳定原语将我们的能量分布算法与现有的变形虫机器人模型算法组合，从而有效地推广先前的工作以考虑能量约束。
引用
@article{arxiv.2007.04377,
title = {Bio-Inspired Energy Distribution for Programmable Matter},
author = {Joshua J. Daymude and Andréa W. Richa and Jamison W. Weber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.04377},
year = {2020}
}