Strutture come la Stazione Spaziale Internazionale sono troppo grandi e pesanti per essere costruite sulla Terra e poi lanciate sulla Terra come un unico pezzo. Invece, la ISS è stata assemblata nello spazio come un gigantesco set Lego, utilizzando moduli di grandi dimensioni consegnati tramite più lanci di razzi nell’arco di 12 anni. È già abbastanza difficile quando hai a che fare con una struttura progettata per fluttuare nell’orbita terrestre. Ma che ne dici di quando l’esplorazione spaziale farà il passo successivo e l’umanità vorrà costruire costruzioni complesse più lontano, come su Marte?
Contenuti
- Il lavoro di squadra fa sì che il robot funzioni da sogno
- Le squadre di robot sono ovunque
- È tutta una questione di controllo
- Solo l'inizio della storia
È lì che a nuovo progetto del MIT entra in gioco. Incarnando il mantra "il lavoro di squadra fa funzionare i sogni", mette in mostra un sistema di minuscoli robot collaborativi, soprannominati parenti robot – che un giorno potrebbero lavorare insieme per costruire strutture ad alte prestazioni, che vanno dagli aeroplani alle case allo spazio insediamenti.
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I robot a forma di V, chiamati Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorers (o BILL-E), assomigliano a bracci in miniatura. Muovendosi come vermi, possono mettere insieme piccoli pezzi modulari tridimensionali, chiamati voxel, in strutture più grandi. Allo stesso modo in cui un'immagine di qualsiasi complessità può essere riprodotta sullo schermo utilizzando un semplice quadrato pixel, l’idea dei creatori di BILL-E è che i robot possano ottenere lo stesso risultato nel mondo tridimensionale. Ogni voxel può essere prelevato e posizionato in posizione dai robot, quindi collegato tramite uno speciale sistema di aggancio che fa parte di ciascuna unità costruttiva.
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“I nostri robot possono costruire strutture più grandi e più precise di loro stesse”, ha detto a Digital Trends Benjamin Jenett, uno dei principali ricercatori del progetto. “Non è previsto alcun aumento dei costi per le infrastrutture oltre alla realizzazione dei singoli componenti voxel e dei semplici robot. In questo senso, la complessità geometrica ha un costo minimo o nullo. L’assemblaggio robotizzato relativo utilizza una procedura semplice e ripetibile per produrre strutture ad alte prestazioni su richiesta, dove il singolo assemblaggio è l’assemblaggio finale”.
Il lavoro di squadra fa sì che il robot funzioni da sogno
Non c’è dubbio che i robot BILL-E per la costruzione di voxel del MIT siano entusiasmanti. Ma forse l’aspetto più interessante è ciò che suggeriscono riguardo alla prossima frontiera dei robot. Da più di mezzo secolo, almeno da quando i ricercatori di SRI International costruiscono il il primo robot mobile multiuso, gli ingegneri sono stati giustamente entusiasti della possibilità di utilizzare i robot.
Oggi i robot vengono utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni. Le persone che li costruiscono promettono che saranno in grado di svolgere i lavori noiosi, sporchi, pericolosi e costosi per i quali gli esseri umani sono meno adatti. Ma anche se un robot può essere utile, lo è sempre di più squadre di robot che offrono uno sguardo su dove potrebbero essere più preziosi. La prova di dove i team di macchine possono trionfare è evidente su tutte le scale diverse. Esistono piccoli robot come i relativi robot sviluppati dal MIT. Tuttavia, gli stessi principi di collaborazione si applicano anche ai robot più grandi.
L'anno scorso, Boston Dynamics ha pubblicato un breve video in cui due robot SpotMini hanno lavorato insieme per raggiungere un obiettivo comune: aprire la porta di un ufficio. Questo è un esempio limitato e semplificato di collaborazione, ma mostra comunque quanto sia molteplice le macchine possono lavorare insieme per svolgere compiti che sarebbero stati molto più difficili, o addirittura impossibili il loro.
Ehi amico, puoi darmi una mano?
Esiste un’ampia varietà di problemi che questi robot collaborativi promettono di risolvere. In alcuni casi si tratta di evitare o rimuovere ostacoli, come nel caso degli SpotMini con apertura della porta. In altri, potrebbe esplorare vaste aree utilizzando più robot, ciascuno dei quali segue il proprio percorso individuale, ma coordinato in modo da coprire una vasta area senza pestarsi i piedi a vicenda. Questo può essere utile per cose come la mappatura. Può anche consentire ai robot di migliorare le proprie capacità, imparando attraverso prove ed errori e poi trasmettendo queste informazioni agli altri membri del gruppo; consentendo a tutti i soggetti coinvolti di diventare più intelligenti a un ritmo più rapido.
Le squadre di robot sono ovunque
Esempi di robot collaborativi basati su team sono ovunque. Alla Columbia University di New York, il professor Hod Lipson e il suo team lo hanno fatto ha sviluppato uno sciame di robot a forma di disco che possono connettersi insieme per formare una varietà di fattori di forma diversi. Ad esempio, se deve spostarsi attraverso uno spazio vuoto, i robot possono riorganizzarsi in una forma che consenta loro di attraversarlo, prima di riassemblarsi come una struttura più ampia dall’altra parte.
Nel frattempo, come parte del programma Innovative Advanced Concepts della NASA, la rinomata agenzia spaziale è lavorando su un progetto che ruota attorno a un gruppo di robot chiamati “cobot”. Questi cobot possono lavorare in squadra per esplorare aree come le grotte, ma anche lavorare insieme per rendere possibili nuovi tipi di locomozione. Un giorno, la NASA spera che possano essere utilizzati per esplorare altri pianeti.
Questi approcci sono incredibilmente entusiasmanti. Tuttavia, in entrambi gli esempi, i robot utilizzati sono identici tra loro. Non deve essere necessariamente così. In effetti, in molti scenari, potrebbe essere più utile se i team di robot fossero composti da robot con competenze ampiamente diverse. Sai, come efficienti squadre di umani.
Consideriamo, ad esempio, squadre di robot cooperativi che lavorano insieme in una missione di ricerca e salvataggio a seguito di un disastro naturale. Questo è qualcosa che già esiste essere attivamente esplorato a causa del pericolo insito nell’invio di soccorritori umani. Ma pur avendo più unità dello stesso robot potrebbe essere senza dubbio utile in certi salvataggi ambienti, essere in grado di riunire robot con competenze diverse potrebbe dimostrarsi ancora di più prezioso.
Immagina di utilizzare un robot di tipo scout con capacità ottiche avanzate in combinazione con un robot più pesante che è lì per spostare le macerie o portare cibo e acqua alle vittime. Questa capacità di utilizzare più tipi di robot insieme è qualcosa attualmente in fase di studio La grande sfida sotterranea della DARPA. I partecipanti al concorso devono sviluppare robot autonomi per esplorare gli ambienti sotterranei. Invece di limitarsi a un tipo di robot, tuttavia, possono creare tag team comprendenti più tipi di macchine, dai robot a quattro zampe ispirati ai cani ai droni volanti.
È tutta una questione di controllo
Come saprà chiunque abbia mai lavorato in una squadra, ovviamente, la leadership è una grande questione quando si tratta di dettare obiettivi. Quando si tratta di robot, questa non è meno preoccupante e ci sono molteplici risposte possibili.
“Utilizziamo un’architettura di controllo centralizzata, anziché distribuita”, ha affermato Benjamin Jenett, ricercatore del progetto BILL-E. “Ciò significa che una singola entità, in questo caso un laptop, calcola [l’intera] sequenza di costruzione e pianificazione del percorso del robot e invia comandi in modalità wireless ai robot mobili. I robot quindi eseguono questo percorso che consiste in una piccola serie di movimenti prescritti – passo, girata, raccolta, posizionamento – con una quantità finita di sensing per il feedback.
Far comunicare tra loro più robot è un problema estremamente complesso, che richiede molta pianificazione anticipata.
Jenett osserva che questo tipo di architettura di controllo centralizzato può ottenere risultati ottimali più facilmente poiché tutto è programmato in anticipo. In questo caso la “singola entità” a cui fa riferimento è come il direttore dei lavori di un cantiere: la pianificazione tutto in anticipo e assicurandosi che ogni membro del team sappia cosa dovrebbe essere facendo. Tuttavia, non è una soluzione perfetta in quanto lo rende vulnerabile a un singolo punto di errore. Di conseguenza, Jenett ha affermato che il team sta esaminando i sistemi di controllo distribuito per il futuro.
"Ciò richiede una maggiore autonomia da parte dei robot, [intendendo] il rilevamento e il processo decisionale", ha affermato. "Ma riteniamo che il nostro hardware possa essere facilmente modificato per incorporare questi cambiamenti nelle prossime fasi di questo lavoro."
Questa sfida continuerà negli anni a venire. Far comunicare tra loro più robot è un problema estremamente complesso, che richiede molta pianificazione anticipata. Tuttavia, i progressi nell’intelligenza collettiva consentiranno anche ai robot di funzionare insieme in determinate applicazioni con forme di intelligenza distribuita. Come uno stormo di uccelli, dove ogni uccello risponde ai suoi vicini più vicini ma nessun uccello guida lo stormo, questo ha un enorme potenziale. Soprattutto quando si tratta di improvvisare strategie.
Solo l'inizio della storia
In questo momento, siamo ancora all’inizio di questo particolare viaggio. Come le collaborazioni tra esseri umani e robot sul posto di lavoro, i team collaborativi di robot rimangono in gran parte di competenza dei laboratori di ricerca. Ma non resterà così.
Come dimostrato da tutto I robot di consegna di Starship Technologies a ANYbotics' Robot ANYmal per l'ispezione delle piattaforme petrolifere, i robot stanno diventando parte della vita quotidiana. E laddove, in questo momento, le aziende impiegano uno o due robot per svolgere compiti, quel numero è destinato a crescere.
Quindi sarà meglio che inizino ad andare d’accordo, per il bene di tutti noi.
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