الروبوتات سرب هو نهج لتنسيق الروبوتات المتعددة كنظام يتكون من أعداد كبيرة من الروبوتات المادية في معظمها بسيطة. من المفترض أن ينشأ السلوك الجماعي المرغوب من التفاعلات بين الروبوتات وتفاعلات الروبوتات مع البيئة. ظهر هذا النهج في مجال الذكاء الاصطناعي للسرب ، وكذلك الدراسات البيولوجية للحشرات والنمل وغيرها من المجالات في الطبيعة ، حيث يحدث سلوك السرب.

فريف
البحث عن الروبوتات سرب هو دراسة تصميم الروبوتات ، وجسمهم المادي والسلوكيات المسيطرة. وهو مستلهم ولكن ليس محدودًا بالسلوك الناشئ الملاحظ في الحشرات الاجتماعية ، والذي يُطلق عليه اسم ذكاء السرب. يمكن للقواعد الفردية البسيطة نسبيًا إنتاج مجموعة كبيرة من سلوكيات السرب المعقدة. والمكون الرئيسي هو التواصل بين أعضاء المجموعة التي تبني نظامًا من التعليقات المستمرة. ينطوي سلوك السرب على تغيير مستمر للأفراد بالتعاون مع الآخرين ، بالإضافة إلى سلوك المجموعة بأكملها.

على عكس الأنظمة الروبوتية الموزعة بشكل عام ، تؤكد الروبوتات السرب على عدد كبير من الروبوتات ، وتعزز قابلية التوسع ، على سبيل المثال عن طريق استخدام الاتصالات المحلية فقط. يمكن تحقيق ذلك الاتصال المحلي على سبيل المثال بواسطة أنظمة الإرسال اللاسلكية ، مثل التردد اللاسلكي أو الأشعة تحت الحمراء.

الأهداف والتطبيقات
التصغير والتكلفة هي العوامل الرئيسية في الروبوتات سرب. هذه هي القيود في بناء مجموعات كبيرة من الروبوتات. لذلك يجب التأكيد على بساطة عضو الفريق الفردي. وهذا من شأنه أن يحفز نهج الذكاء الذكي لتحقيق سلوك ذي معنى على مستوى السلم ، بدلاً من المستوى الفردي.
وقد تم إجراء الكثير من البحوث على هذا الهدف من البساطة على مستوى الروبوت الفردية. إن القدرة على استخدام الأجهزة الفعلية في أبحاث Swarm Robotics بدلاً من عمليات المحاكاة تسمح للباحثين بمواجهة العديد من المشكلات وحلها وتوسيع نطاق أبحاث Swarm Research. وبالتالي ، فإن تطوير روبوتات بسيطة لأبحاث ذكاء Swarm يعد جانباً مهماً جداً في هذا المجال. وتشمل الأهداف الحفاظ على انخفاض تكلفة الروبوتات الفردية للسماح بقابلية التوسع ، مما يجعل كل عضو في السرب أقل طلبًا على الموارد وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة / الطاقة.

أحد هذه الأنظمة هو نظام الروبوتات LIBOT الذي يشتمل على روبوت منخفض التكلفة مبني من أجل الروبوتات في سرب الهواء الطلق. كما أن الروبوتات مزودة بمواد للاستخدام الداخلي عبر Wi-Fi ، نظرًا لأن مستشعرات GPS توفر اتصالات ضعيفة داخل المباني. وهناك محاولة أخرى مماثلة هي الروبوت الصغير (Colias) ، الذي بني في مختبر استخبارات الكمبيوتر في جامعة لينكولن ، المملكة المتحدة. تم تصميم هذا الروبوت الصغير على هيكل دائري 4 سم وهو عبارة عن منصة منخفضة التكلفة ومفتوحة للاستخدام في مجموعة متنوعة من تطبيقات Swarm Robotics.

المميزات والعيوب
المزايا الأكثر استخدامًا هي:

تكلفة منخفضة لتغطية أوسع.
سعة احتياطية (إذا فشل أحد برامج الروبوت بسبب فشل أو انسداد أو غير ذلك ، فيمكن أن يتخذ روبوت آخر خطوات لتحري الخلل وإصلاحه أو استبداله في مهمته).
القدرة على تغطية مساحة كبيرة. دوارتي & al. على سبيل المثال أظهرت (عبر محاكاة تطبق على حالة جزيرة لامبيدوسا) في عام 2014 أن سرب 1000 من الطائرات المائية الصغيرة المتناثرة في البحر من القواعد يمكن في غضون 24 ساعة تقديم تقرير للمراقبة على نطاق بحري طوله 20 كم ؛

حتى الآن ، لا تستطيع أسراب الروبوتات أداء مهام بسيطة نسبياً إلا أنها غالباً ما تكون محدودة بسبب حاجتها إلى الطاقة. بشكل أعم ، فإن صعوبات قابلية التشغيل البيني عندما يرغب المرء في ربط روبوتات الطبيعة والأصول المختلفة هي أيضا محدودة للغاية.

الخصائص
على عكس معظم الأنظمة الآلية الموزعة ، تصر الروبوتات على عدد كبير من الروبوتات 6 وتروج للقياس ، على سبيل المثال استخدام الاتصالات المحلية في شكل الأشعة تحت الحمراء أو اللاسلكية.

من المتوقع أن تشتمل هذه الأنظمة على الخصائص الثلاثة التالية على الأقل:

القوة التي تعني قدرة السرب على الاستمرار في العمل على الرغم من إخفاقات بعض الأفراد و / أو التغيرات التي قد تحدث في البيئة ؛
المرونة ، التي تنطوي على القدرة على اقتراح حلول تتكيف مع المهام التي يتعين القيام بها ؛
“التحجيم” ، مما يعني أن السرب يجب أن يعمل بغض النظر عن حجمه (من حجم معين معين).

وفقا لشاهين (2005) ودوريجو (2013) في نظام آلي سرب ، في السرب:

كل روبوت مستقل.
عادة ما تكون الروبوتات قادرة على تحديد موقعها بالنسبة لأقرب جيرانها (المواقع النسبية) وأحيانًا في البيئة العالمية ، حتى إذا حاولت بعض الأنظمة الاستغناء عن هذه البيانات ؛
يمكن أن تعمل الروبوتات (على سبيل المثال لتعديل البيئة والتعاون مع روبوت آخر) ؛
قدرات الكشف والاتصال للروبوتات بينهما محلية (جانبية) ومحدودة ؛
الروبوتات غير متصلة بالتحكم المركزي. ليس لديهم المعرفة العالمية بالنظام الذي يتعاونون فيه ؛
تتعاون الروبوتات لتنفيذ مهمة معينة ؛
الظواهر الناشئة يمكن بالتالي أن تظهر السلوكيات العالمية.

تطبيقات
التطبيقات المحتملة لسرب الروبوتات كثيرة. وهي تشمل المهام التي تتطلب التصغير (nanorobotics ، microbotics) ، مثل مهام الاستشعار الموزعة في الآلات الميكروميكانيكية أو جسم الإنسان. واحد من الاستخدامات الواعدة للسربوطيات الروبوتية هو في بعثات الإنقاذ من الكوارث. يمكن إرسال أسراب من الروبوتات بأحجام مختلفة إلى أماكن لا يستطيع عمال الإنقاذ الوصول إليها بأمان ، للكشف عن وجود الحياة عبر مستشعرات الأشعة تحت الحمراء. من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون الروبوتات سرب مناسبة للمهام التي تتطلب تصاميم رخيصة ، على سبيل المثال التعدين أو مهام البحث عن الطعام الزراعي.

أكثر إثارة للجدل ، يمكن لأسراب الروبوتات العسكرية تشكيل جيش مستقل. وقد اختبرت القوات البحرية الأمريكية سرباً من القوارب الذاتية القادرة على توجيه وإتخاذ إجراءات هجومية بأنفسهم. والقوارب غير مأهولة ويمكن تزويدها بأي نوع من المعدات لردع أو تدمير سفن العدو.

ركزت معظم الجهود على مجموعات صغيرة نسبيا من الآلات. ومع ذلك ، قامت هارفارد في عام 2014 بعرض سرب يتكون من 1.024 روبوت فردي ، وهو الأكبر حتى الآن.

يمكن حل مجموعة كبيرة أخرى من التطبيقات باستخدام أسراب من المركبات الجوية الصغيرة ، والتي يتم بحثها على نطاق واسع في الوقت الحاضر. بالمقارنة مع الدراسات الرائدة لأسراب الروبوتات الطائرة باستخدام أنظمة التقاط الحركة الدقيقة في ظروف المختبر ، يمكن للأنظمة الحالية مثل Shooting Star التحكم في فرق المئات من المركبات الجوية الصغيرة في البيئة الخارجية باستخدام أنظمة GNSS (مثل GPS) أو حتى تحقيق الاستقرار فيها باستخدام أنظمة التعريب على متن الطائرة حيث لا يتوفر نظام GPS. وقد تم بالفعل اختبار أسراب من المركبات الجوية الصغيرة في مهام المراقبة المستقلة ، وتتبع الرماد ، والاستطلاع في الكتيبة المدمجة. وقد أجريت العديد من الأعمال على أسراب تعاونية من المركبات البرية والطائرات بدون طيار مع تطبيقات مستهدفة لرصد البيئة التعاونية ، وحماية القوافل ، وتحديد المواقع المستهدفة والتتبع.

يعرض الطائرة بدون طيار
عادةً ما يستخدم عرض الطائرة بدون طيار عدة طائرات بدون طيار مضاءة ليلاً لعرض فني.

في الثقافة الشعبية
تضمنت لوحة فرعية كبيرة من Disney’s Big Hero استخدام أسراب من الميكروبات لتشكيل الهياكل.

ابحاث
تغطي العديد من المواضيع بما في ذلك:

تعزيز البرمجيات والبرامج ؛
تحسين الروبوتات نفسها. في عام 2010 ، اقترح باحثان سويسريان من مدينة لوزان (Floreano & Keller) استخلاص الإلهام من الاختيار الدارويني (التكيفي) لتطوير الروبوتات ؛
القدرة على التطور في 3 أبعاد (في الهواء لأسطول من الطائرات بدون طيار أو تحت الماء لسرب من الروبوتات تحت الماء) ، على سبيل المثال لدراسة ديناميات الأجسام المائية والتيارات البحرية ؛
تحسين قدرتها على التعاون مع بعضها البعض أو مع أنواع أخرى من الروبوتات ؛
حول تقييم سلوك السُرب (يعد تتبع الفيديو أمرًا أساسيًا لدراسة سلوك السرب بطريقة منهجية ، حتى إذا كانت هناك طرق أخرى ، مثل التطور الأخير للتتبع بالموجات فوق الصوتية). يلزم إجراء المزيد من الأبحاث لوضع منهجية مناسبة للتصميم والتنبؤ الموثوق به أسراب عندما تكون معروفة فقط سمات الأفراد) ؛
مقارنة بين مزايا وعيوب المناهج من أعلى إلى أسفل ومن أسفل إلى أعلى.