麻省理工学院，哥伦比亚大学和其他地方的研究人员从生物细胞中汲取了灵感，开发出了计算简单的机器人，这些机器人可以成批连接，以四处走动，运输物体并完成其他任务。
这个所谓的“粒子机器人”系统以麻省理工学院，哥伦比亚工程学院，康奈尔大学和哈佛大学研究人员的项目为基础，包括许多单独的圆盘状单元，它们被恰当地称为“粒子”。粒子通过其周围的磁铁松散地连接中国机械网okmao.com。每个粒子只能做两件事：扩展和收缩。但是，这种运动在精心计时的情况下，可以使各个粒子以协调的运动相互推拉。板载传感器使群集能够向光源倾斜。
在《自然》杂志的一篇论文中，研究人员演示了一个由两打真实的机器人粒子组成的簇，并模拟了多达100,000个粒子通过障碍物向灯泡移动的虚拟模拟。他们还表明，粒子机器人可以运输放置在其中的物体。
粒子机器人可以形成多种配置，可以在障碍物周围流畅地导航并通过狭窄的间隙挤压。值得注意的是，没有一个粒子直接相互通信或相互依赖以起作用，因此可以添加或减去粒子，而不会对该组造成任何影响。研究人员在论文中表明，即使许多单元发生故障，粒子机器人系统也可以完成任务。
本文代表了一种思考机器人的新方法，传统上，机器人是为一个目的而设计的，它包含许多复杂的零件，并且当任何零件发生故障时便会停止工作。研究人员说，由这些简单组件组成的机器人可以实现更具扩展性，灵活性和健壮性的系统。
该视频显示了从斜视图到顶视图振荡的单个单元。该视频还演示了粒子机器人的运动，其中一组单元以基于位置的相位延迟振荡。
“我们拥有的小型机器人单元不具备个人能力，但是可以作为一个整体完成很多工作，”计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）主任，安德鲁和厄纳·维特比（Andrew and Erna Viterbi）电机工程学教授，计算机科学。“
机器人本身是静态的，但是当它与其他机器人粒子连接时，突然之间，机器人集体就可以探索世界并控制更复杂的动作。有了这些'通用单元'，机器人粒子就可以达到不同的形状，变换，整体运动，整体行为，并且正如我们在实验中所显示的那样，遵循光的渐变。这非常强大。”
与Rus一起发表的论文有：第一作者李曙光（CSAIL博士后）；哥伦比亚工程的共同第一作者Richa Batra和通讯作者Hod Lipson。康奈尔大学的David Brown，Hyun-Dong Chang和Nikhil Ranganathan；和哈佛大学的查克·霍伯曼（Chuck Hoberman）。
在麻省理工学院，Rus从事模块化，互联机器人的研究已有近20年的历史，其中包括可与其他人连接以移动的可伸缩立方体机器人。但是方形限制了机器人的群组运动和配置。
在与Lipson的实验室合作期间，Li一直是研究生，直到2014年才加入MIT。研究人员一直在研究一种可以相互旋转的盘形机构。它们还可以彼此连接和断开连接，并形成许多配置。
粒子机器人的每个单元都有一个圆柱形底座，该底座装有电池，小型电动机，检测光强度的传感器，微控制器以及发出并接收信号的通讯组件。安装在上面的儿童玩具叫霍伯曼飞行环（Hoberman Flight Ring），它的发明者是该论文的合著者之一，它由以圆形形式连接的小面板组成，可以拉动以展开和收缩。每个面板中安装了两个小磁铁。
该视频显示了粒子机器人趋光性的实验过程，包括关闭头顶灯时的相位重置周期；通常将其从视频中删除，以减少视频长度和文件大小。该视频还显示了趋光性所表现出的行为，特别是对改变光源的移动，协同物体运输和避障的行为；这些实验对应于图3a-3c。
诀窍是对机器人粒子进行编程，使其以确切的顺序扩展和收缩，以将整个组推向目标光源。为此，研究人员为每个粒子配备了一种算法，该算法可以分析广播的有关其他每个粒子的光强度信息，而无需直接进行粒子间通信。
粒子的传感器检测来自光源的光的强度。粒子离光源越近，强度越大。每个粒子不断广播与其他粒子共享其感知强度级别的信号。假设粒子机器人系统以1到10级的等级测量光强度：最接近光的粒子达到10级，最接近的粒子达到1级。强度级别又对应于粒子必须经过的特定时间。
扩大。强度最高的粒子（级别10）首先扩展。当这些粒子收缩时，下一个粒子依次变为9级，然后扩展。定时的伸缩运动发生在每个后续级别。
粒子机器人由缺乏个人身份或可寻址位置的松散耦合的组件或粒子组成。它们仅能执行简单的动作-膨胀和收缩。但是，当一组粒子协调移动以集体运动时，会观察到有趣的行为。即使在无定形配置中，粒子机器人也利用统计力学现象来产生运动。
李说：“这会产生机械的伸缩波，协调的推动和拖动运动，从而使一个大簇朝向或远离环境刺激运动。” 李补充说，关键组件是来自粒子之间共享的同步时钟的精确定时，该定时可以使移动尽可能有效：“如果弄乱了同步时钟，系统将无法有效工作。”
在视频中，研究人员演示了一个粒子机器人系统，该系统包括真实的粒子，当它们被轻拂时，它们会朝着不同的灯泡移动和改变方向，并沿着障碍物之间的缝隙移动。在他们的论文中，研究人员还表明，即使多达20％的单元失效，最多10,000个粒子的模拟簇也可以以一半的速度保持运动。
哥伦比亚工程学院机械工程学教授利普森说：“这有点像谚语所说的'灰色粘糊糊'。”他引用了包含数十亿个纳米机器人的自我复制机器人的科幻概念。“这里的关键新颖之处在于，您拥有一种新型的机器人，该机器人没有集中控制，没有单点故障，没有固定的形状，并且其组件没有唯一的标识。”
利普森（Lipson）补充说，下一步就是将组件微型化，以制造出由数百万个微小颗粒组成的机器人。