Algorithmische Grundlagen für Konstruktion und Rekonfiguration großskaliger Strukturen mit einfachen Robotern

Wir untersuchen eine grundlegende Herausforderung für die skalierbare Konstruktion großer Strukturen: Wie können wir ein Kollektiv von Robotern in die Lage versetzen, ein Spektrum von Bauaufgaben zu bewältigen, die auf zellularen Strukturen basieren, wie z. B. das Bauen, Warten und Rekonfigurieren von Konstruktionen, die aus einer großen Anzahl von Grundkomponenten bestehen? Das Erreichen von Skalierbarkeit hängt von der Parallelität zwischen einer großen Anzahl solcher einfachen Roboter ab. Dabei sollen algorithmische Mechanismen für die verteilte Koordination mit Optimierungsmethoden kombiniert werden, die eine Vielzahl geometrischer Aspekte berücksichtigen. In der vorgeschlagenen Arbeit wollen wir die Grundlagen für die Bewältigung dieser Herausforderungen schaffen, ohne auf Roboter mit enormen individuellen Fähigkeiten angewiesen zu sein. Stattdessen werden wir algorithmische Methoden zur Koordinierung großer Schwärme autonomer Roboter mit begrenzten individuellen Fähigkeiten entwickeln, die gemeinsam in der Lage sind, große Strukturen zu bauen, zu warten und zu rekonfigurieren. Diese Strukturen können aus ultraleichten, modularen, gitterbasierten Komponenten bestehen, die von (möglicherweise mikroskopisch kleinen) Robotern selbst geformt oder mit Hilfe von Mikrofabriken gebaut werden können. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Kombination von verteilten und zentralisierten Methoden gelegt.