Distributed Manipulation

دستکاری توزیع شده بر روی اجسام از طریق تعداد زیادی از نقاط تماس تأثیر می گذارد. مزیت اصلی دستکاری‌کننده‌های توزیع‌شده این است که بسیاری از مکانیسم‌های ارزان قیمت کوچک می‌توانند اجسام سنگین بزرگ را جابجا و منتقل کنند. در واقع، هر جزء ساده است، اما اثر ترکیبی آنها بسیار قدرتمند است. علاوه بر این، دستکاری‌کننده‌های توزیع‌شده تحمل‌پذیر خطا هستند، زیرا اگر یک جزء خراب شود، اجزای دیگر می‌توانند خرابی را جبران کنند و کل سیستم همچنان می‌تواند وظایف خود را انجام دهد. در نهایت، دستکاری‌کننده‌های توزیع‌شده می‌توانند وظایف مختلفی را به صورت موازی انجام دهند.
دستکاری توزیع شده را می توان با انواع مکانیسم ها در مقیاس های مختلف انجام داد. با توجه به پیشرفت‌های اخیر فناوری MEMS (سیستم میکرو الکترومکانیکی)، ساخت سریع ریز دستکاری‌کننده‌های توزیع شده با هزینه کم امکان‌پذیر شده است. یکی از این سیستم ها یک آرایه محرک است که در آن صدها محرک با مقیاس میکرو اجسام کوچکی را که روی آنها قرار می گیرند، حمل و دستکاری می کنند. نسخه‌های ماکروسکوپی آرایه محرک نیز توسعه و تحلیل شده‌اند. شکل دیگری از دستکاری توزیع شده از یک صفحه ارتعاشی مشتق شده است و تیم هایی از روبات های متحرک برای جمع کردن اشیاء بزرگ در مکان های مورد نظر استفاده شده اند.
مسائل اساسی بسیاری در دستکاری توزیع شده وجود دارد. از آنجایی که یک دستکاری توزیع شده دارای محرک های زیادی است، استراتژی های کنترل توزیع شده باید برای دستکاری موثر اشیا در نظر گرفته شود. درک اساسی از تجزیه و تحلیل تماس بین محرک و شی نیز باید در نظر گرفته شود. هنگامی که هر محرک در آرایه دارای یک حسگر است، سنجش توزیع شده برخی از چالش های تحقیقاتی اساسی را ارائه می دهد. محاسبات و ارتباطات توزیع شده مسائل کلیدی برای امکان استقرار موفقیت آمیز دستکاری کننده های توزیع شده در استفاده هستند. در نهایت، مبادله رویکردهای متمرکز و غیرمتمرکز در همه این الگوریتم‌ها باید بررسی شود.

Distributed manipulation effects motion on objects through a large number of points of contact. The primary benefit of distributed manipulators is that many small inexpensive mechanisms can move and transport large heavy objects. In fact, each individual component is simple, but their combined effect is quite powerful. Furthermore, distributed manipulators are fault-tolerant because if one component breaks, the other components can compensate for the failure and the whole system can still perform its task. Finally, distributed manipulators can perform a variety of tasks in parallel.
Distributed manipulation can be performed by many types of mechanisms at different scales. Due to the recent advances of MEMS (micro-electro-mechanical system) technology, it has become feasible to quickly manufacture distributed micro-manipulators at low cost. One such system is an actuator array where hundreds of micro-scaled actuators transport and manipulate small objects that rest on them. Macroscopic versions of the actuator array have also been developed and analyzed. Another form of distributed manipulation is derived from a vibrating plate, and teams of mobile robots have been used to herd large objects into desired locations.
There are many fundamental issues involved in distributed manipulation. Since a distributed manipulator has many actuators, distributed control strategies must be considered to effectively manipulate objects. A basic understanding of contact analysis between the actuators and object must also be considered. When each actuator in the array has a sensor, distributed sensing presents some basic research challenges. Distributed computation and communication are key issues to enable the successful deployment of distributed manipulators into use. Finally, the trade-off in centralized and de-centralized approaches in all of these algorithms must be investigated.