Yhteistyörobotit rakentavat avaruusasemia ja pelastavat ihmishenkiä

Kansainvälisen avaruusaseman kaltaiset rakenteet ovat liian suuria ja raskaita, jotta ne voitaisiin rakentaa maan päälle ja sitten laukaista Maahan yhtenä kappaleena. Sen sijaan ISS koottiin avaruudessa jättimäisen Lego-sarjan tavoin käyttämällä suuria moduuleja, jotka toimitettiin useiden rakettien laukaisujen kautta 12 vuoden aikana. Se on tarpeeksi kovaa, kun kyseessä on rakenne, joka on suunniteltu kellumaan Maan kiertoradalla. Mutta entä sitten, kun avaruustutkimus ottaa seuraavan askeleen ja ihmiskunta haluaa rakentaa monimutkaisia ​​rakenteita kauemmaksi, kuten Marsiin?

Siellä a uusi MIT-projekti tulee peliin. Se esittelee mantraa "tiimityö tekee unelman toimivaksi", se esittelee pienten yhteistyörobottien järjestelmän – lempinimeltään sukulainen robotit – jotka voisivat jonain päivänä työskennellä yhdessä rakentaakseen tehokkaita rakenteita lentokoneista taloihin ja avaruuteen siirtokunnat.

V-muotoiset robotit, joita kutsutaan Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Exploreriksi (tai BILL-E: ksi), muistuttavat pienoiskäsivarsia. Liikkuessaan kuin inchworms, ne voivat koota pieniä kolmiulotteisia modulaarisia kappaleita, joita kutsutaan vokseleiksi, suuremmiksi rakenteiksi. Samalla tavalla kuin minkä tahansa monimutkaisen kuvan voidaan toistaa ruudulla käyttämällä yksinkertaista neliötä pikseliä, BILL-E: n tekijöiden idea on, että robotit voisivat saavuttaa saman kolmiulotteinen maailma. Robotit voivat poimia ja asettaa paikoilleen jokaisen vokselin, minkä jälkeen ne yhdistetään erityisellä lukitusjärjestelmällä, joka on osa jokaista rakennusyksikköä.

"Robotimme voivat rakentaa itseään suurempia ja tarkempia rakenteita", yksi projektin päätutkijoista Benjamin Jenett kertoi Digital Trendsille. "Infrastruktuurin kustannuksissa ei ole mitään nousua yksittäisten vokselikomponenttien ja yksinkertaisten robottien valmistamisen lisäksi. Tässä mielessä geometrinen monimutkaisuus on vähän tai ilman kustannuksia. Suhteellinen robottikokoonpano käyttää yksinkertaista, toistettavaa menettelyä korkean suorituskyvyn rakenteiden valmistukseen tarpeen mukaan, jolloin yksi kokoonpano on lopullinen kokoonpano."

Ryhmätyö tekee unelmarobotista toimivan

Ei ole epäilystäkään siitä, että MIT: n vokseleita rakentavat BILL-E-robotit ovat jännittäviä. Mutta ehkä jännittävin näkökohta niissä on se, mitä he ehdottavat robottien seuraavasta rajasta. Yli puoli vuosisataa, ainakin siitä lähtien, kun SRI Internationalin tutkijat ovat rakentaneet ensimmäinen yleiskäyttöinen mobiilirobotti, insinöörit ovat olleet oikeutetusti innoissaan mahdollisuudesta käyttää robotteja.

Nykyään robotteja käytetään monenlaisissa sovelluksissa. Ihmiset, jotka rakentavat niitä, lupaavat, että he pystyvät tekemään tylsiä, likaisia, vaarallisia ja kalliita töitä, joihin ihmiset eivät sovellu. Mutta vaikka yksi robotti voi olla hyödyllinen, se on yhä enemmän joukkueet roboteista, jotka tarjoavat välähdyksen siitä, missä he voivat olla arvokkaimmillaan. Todisteet siitä, missä koneryhmät voivat voittaa, on nähtävissä kaikilla eri mittakaavoilla. On olemassa pieniä robotteja, kuten MIT: n kehittämät suhteelliset robotit. Samat yhteistyöperiaatteet koskevat kuitenkin myös suurempia robotteja.

Viime vuonna Boston Dynamics julkaisi lyhyen videon jossa kaksi SpotMini-robottia työskenteli yhdessä saavuttaakseen yhteisen tavoitteen: toimiston oven avaamisen. Tämä on rajoitettu, yksinkertaistettu esimerkki yhteistyöstä, mutta se kuitenkin osoittaa, kuinka monta koneet voivat työskennellä yhdessä suorittaakseen tehtäviä, jotka olisivat olleet paljon vaikeampia tai jopa mahdottomia heidän oma.

On olemassa monia erilaisia ​​ongelmia, jotka tällaiset yhteistyörobotit lupaavat ratkaista. Joissakin tapauksissa se välttää tai poistaa esteitä, kuten ovea avaavan SpotMinisin tapauksessa. Toisissa se voi olla suurten alueiden tutkimista useiden robottien avulla, joista jokainen seuraa omia yksittäisiä polkujaan, mutta koordinoituna niin, että se kattaa laajan alueen astumatta toistensa varpaille. Tästä voi olla hyötyä esimerkiksi kartoituksessa. Se voi myös antaa roboteille mahdollisuuden parantaa kykyjään oppimalla yrityksen ja erehdyksen kautta ja välittämällä nämä tiedot muille puolueen jäsenille; antaa kaikkien osallistujien kasvaa älykkäämmiksi nopeammin.

Robottiryhmiä on kaikkialla

Esimerkkejä tiimipohjaisista yhteistyöroboteista on kaikkialla. New Yorkin Columbian yliopistossa professori Hod Lipson ja hänen tiiminsä ovat tehneet kehitti parven kiekon muotoisia robotteja jotka voivat liittyä toisiinsa muodostaen useita erilaisia ​​muototekijöitä. Jos se esimerkiksi joutuu liikkumaan raon läpi, robotit voivat järjestellä itsensä muotoon, joka antaa heidän kulkea sen läpi, ennen kuin ne kootaan leveämmäksi rakenteeksi toiselle puolelle.

Osana NASAn Innovative Advanced Concepts -ohjelmaa kuuluisa avaruusjärjestö työskentelee projektin parissa pyörii robottiryhmän ympärillä, jota kutsutaan "kobotiksi". Nämä kobotit voivat työskennellä tiiminä tutkiakseen alueita, kuten luolia, mutta myös yhdessä mahdollistaakseen uudenlaisia ​​liikkumismuotoja. Eräänä päivänä NASA toivoo, että niitä voitaisiin käyttää muiden planeettojen tutkimiseen.

Nämä lähestymistavat ovat uskomattoman jännittäviä. Kuitenkin molemmissa esimerkeissä käytetyt robotit ovat identtisiä keskenään. Näin ei tarvitse olla. Itse asiassa monissa skenaarioissa voisi olla hyödyllisempää, jos robottiryhmät koostuisivat roboteista, joilla on hyvin erilaiset taidot. Kuten tehokkaita ihmisryhmiä.

Harkitse esimerkiksi yhteistyökykyisiä robottiryhmiä, jotka työskentelevät yhdessä etsintä- ja pelastustehtävässä luonnonkatastrofin jälkeen. Tämä on jo jotain tutkitaan aktiivisesti Pelastajien lähettämiseen liittyvän vaaran vuoksi. Mutta vaikka saman robotin useat yksiköt voivat olla epäilemättä hyödyllisiä tietyissä pelastustoimissa kyky tuoda yhteen robotteja, joilla on erilaisia ​​taitoja, voisi olla vieläkin parempi arvokasta.

Kuvittele käyttäväsi scout-tyyppistä robottia, jossa on edistyneet optiset ominaisuudet, yhdessä raskaamman robotin kanssa, joka siirtää rauniot pois tieltä tai tuo ruokaa ja vettä uhreille. Tätä kykyä käyttää useita erilaisia ​​robotteja yhdessä tutkitaan parhaillaan DARPAn Subterranean Grand Challenge. Kilpailuun osallistujien tulee kehittää itsenäisiä robotteja tutkiakseen maanalaisia ​​ympäristöjä. Sen sijaan, että ne rajoittuisivat yhteen robottityyppiin, he voivat rakentaa tunnisteryhmiä, joissa on useita erilaisia ​​koneita, jotka vaihtelevat nelijalkaisista koirien inspiroimista boteista lentäviin droneihin.

Kyse on hallinnasta

Kuten jokainen joskus tiimissä työskennellyt tietää, johtajuus on suuri kysymys tavoitteiden sanelemisessa. Mitä tulee roboteihin, tämä ei ole yhtä huolestuttava – ja mahdollisia vastauksia on useita.

"Käytämme keskitettyä, eikä hajautettua ohjausarkkitehtuuria", BILL-E-projektin tutkija Benjamin Jenett sanoi. "Tämä tarkoittaa, että yksi entiteetti, tässä tapauksessa kannettava tietokone, laskee [koko] rakennussekvenssin ja robotin polun suunnittelun ja lähettää komennot langattomasti mobiiliroboteille. Sitten robotit suorittavat tämän polun, joka koostuu pienestä määrättyjen liikkeiden sarjasta - askel, käännös, poiminta, paikka - ja rajallinen määrä palautetta."

Jenett huomauttaa, että tällaisella keskitetyllä ohjausarkkitehtuurilla voidaan saavuttaa optimaaliset tulokset helpommin, koska kaikki on ohjelmoitu etukäteen. Tässä tapauksessa "yksi kokonaisuus", johon hän viittaa, on kuin projektipäällikkö rakennustyömaalla: suunnittelu kaikki etukäteen ja varmistamalla, että jokainen tiimin jäsen tietää, mitä heidän pitäisi olla tekemässä. Se ei kuitenkaan ole täydellinen ratkaisu, koska se tekee siitä haavoittuvan yhdelle epäonnistumispisteelle. Tämän seurauksena Jenett sanoi, että tiimi tutkii hajautettuja ohjausjärjestelmiä tulevaisuutta varten.

"Tämä vaatii enemmän autonomiaa roboteilta, [eli] havainnointia ja päätöksentekoa", hän sanoi. "Mutta uskomme, että laitteistoamme voidaan helposti muokata sisällyttämään nämä muutokset tämän työn tulevissa vaiheissa."

Tämä haaste jatkuu tulevina vuosina. Useiden robottien saaminen puhumaan toisilleen on valtavan monimutkainen ongelma, joka vaatii paljon ennakkosuunnittelua. Parviälyn edistyminen mahdollistaa kuitenkin myös robottien toiminnan yhdessä tietyissä sovelluksissa, joissa on hajautettu älykkyys. Kuten lintuparvella, jossa jokainen lintu vastaa lähimmille naapureilleen, mutta mikään lintu ei johda parvia, tällä on valtava potentiaali. Varsinkin kun kyse on improvisointistrategioista.

Vasta tarinan alkua

Tällä hetkellä olemme vielä tämän matkan alussa. Kuten ihmisten ja robottien välinen yhteistyö työpaikalla, yhteistyörobottiryhmät ovat edelleen suurelta osin tutkimuslaboratorioiden provinssia. Mutta se ei pysy sellaisena.

Kuten kaikki osoittavat Starship Technologiesin toimitusrobotit ANYboticsille KAIKKI öljynporauslautan tarkastusrobotit, roboteista on tulossa osa jokapäiväistä elämää. Ja jos yritykset käyttävät tällä hetkellä yhtä tai kahta robottia tehtävien suorittamiseen, määrä kasvaa varmasti.

Joten heidän on parempi alkaa tulla toimeen – meidän kaikkien vuoksi.

Toimittajien suositukset

• Tapaa peliä muuttava heittorobotti, joka voi täydellisesti matkia mitä tahansa ihmisen heittoa
• Hauska kaava: Miksi koneella luotu huumori on A.I: n pyhä malja?
• Osa Terminator, osa Vapina: Tämä robottimato voi uida hiekan läpi
• Tieteen ääni: Miksi ääni on Marsin tutkimuksen seuraava raja
• Kehittyvät, itseään replikoivat robotit ovat täällä – mutta älä huoli kansannoususta