Schwarmintelligenz für Roboter 05.04.2013, 14:12 Uhr

Mini-Roboter imitieren erfolgreich das Verhalten von Ameisen

US-Forscher haben kleine Roboter gebaut, die im Zusammenspiel eine Schwarmintelligenz wie in einem Ameisenstaat nachahmen. Wie richtige Ameisen orientieren sich die Mini-Roboter am Verhalten der Kollegen und navigieren effektiv durch ein Wegesystem.

Schwarmintelligenz: Die Ameisenroboter finden wie ihre tierischen Vorbilder immer den richtigen Weg. 

Schwarmintelligenz: Die Ameisenroboter finden wie ihre tierischen Vorbilder immer den richtigen Weg. 

Foto: Garnier et al.

Die rollenden Roboter von der Größe eines Stück Würfelzuckers, die Simon Garnier vom New Jersey Institute of Technology und seine Kollegen für ihre Studie bauten, sind für sich genommen nicht besonders schlau. Mit wenig Speicher- und Rechenkapazität ausgerüstet, würden sie einzeln in einem Wegenetz schnell verloren gehen. Im Schwarm jedoch konnten die kleinen Roboter nach dem Vorbild der Argentinischen Ameise ihr Ziel in einem komplexen wabenförmigen Wegenetz finden.

Leuchtspur ersetzt Duftspur der Ameisen

Während die Argentinische Ameise, die sehr schlecht sehen kann, auf die Duftspuren ihrer Vorgänger reagiert, registrierten die Roboter Lichtspuren am Boden und orientierten sich daran. Bei der Bewegung regten die Roboter im Boden eine Leuchtspur an, die umso heller war, je häufiger der Weg benutzt worden war. Zwei Photodioden am Körper registrierten diese Helligkeitsverläufe, ähnlich wie die Antennen der Ameisen duftende Pheromonspuren anderer Ameisen erkennen. Mit Hilfe von Infrarotsensoren und -transmittern konnten sie Start- und Zielregion sowie Hindernisse unterwegs erkennen und Wänden oder anderen Robotern ausweichen.

Geometrie der Weggabelung beeinflusst das Verhalten

In früheren Versuchen hatten Garnier und sein Team bereits die Entdeckung gemacht, dass auch die Geometrie von Weggabelungen und Knotenpunkten das Verhalten der Ameisen beeinflusst. In der Natur sind die Wege rund um eine Ameisenkolonie meist so ausgelegt, dass sie sich vom Nest aus gleichmäßig um je rund 30 Grad gabeln. Eine Ameise auf dem Weg hinaus bleibt so immer grob in der richtigen Richtung, die Duftspur zeigt ihr zudem den Weg der meisten Vorgänger. Die Ameisen, die recht flott unterwegs sind, zögern nicht lange und folgen jeweils dem Weg, der am wenigsten von der Richtung abweicht, aus der sie gekommen sind.
Das wollten die Forscher nun auch bei den Mini-Robotern imitieren. Wenn noch keine Lichtspur vorgegeben war, bogen diese zufällig ab und behielten nur die grobe Richtung bei. Nach und nach konnten die Roboter, vergleichbar zu ihren Ameisen-Vorbildern, durch die Leuchtspur und die Zufallsbewegung beim Abbiegen den besten Weg zwischen Start- und Endpunkt finden. Eine genaue Berechnung der bestmöglichen Richtung an jeder Abzweigung war also nicht notwendig. Fünfzehnmal durchliefen so zehn Roboter-Ameisen je eine Stunde lang leicht unterschiedliche Netze.

Von Gudrun von Schoenebeck
Von Gudrun von Schoenebeck

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